Preparasi Kolom Microbore Monolith Berbasis Polistirena

1

Preparasi Kolom Microbore Monolith Berbasis Polistirena untuk

Pemisahan Alkilbenzena Menggunakan Kromatografi Cair

Kinerja Tinggi

Aprilia Nur Tasfiyati1), Wigang Solandjari1), Elvina Dhiaul Iftitah1), Akhmad Sabarudin 1,2,)*

1) Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya

2) Pusat Penelitian Advanced System and Material Technology (ASMAT), Universitas Brawijaya

Diterima 31 Maret 2015, direvisi 07 Juli 2015

ABSTRAK

Dalam penelitian ini, monolith polimer organik berbasis polistirena dikembangkan sebagai kolom

kromatografi fasa terbalik pada kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT) untuk pemisahan senyawa-

senyawa dengan ukuran molekul kecil, yaitu alkilbenzena. Kolom monolith dibuat dalam kolom silicosteel

berukuran microbore (100 1,02 mm i.d) secara polimerisasi in situ menggunakan styrene sebagai

monomer, divinilbenzena sebagai crosslinker, porogen, dan inisiator radikal 2,2’-azobis(isobutyronitrile).

Morfologi kolom monolith dipelajari menggunakan SEM. Karakter monolith seperti permeabilitas,

porositas, dan distribusi ukuran monolith juga dipelajari dengan detil. Dari hasil karakterisasi 9 variasi

komposisi monolith, monolith PS-DVB dengan komposisi %T 30, %C 50 menggunakan porogen yang

terdiri dari toluena:1-dekanol (3:7 v/v) merupakan komposisi yang ideal dan dapat memberikan hasil yang

terbaik untuk pemisahan alkilbenzena. Monolith ini mempunyai jumlah piringan teoritis (N) sebesar

17260/m kolom, serta memiliki proporsi flow-through pore dan mesopore yang relatif seimbang, yaitu

berturut-turut sebesar 47% dan 44%. Performa kolom monolith juga dibandingkan dengan kolom

monolith komersial Proswift RP-4H. Kolom monolith PS-DVB yang dibuat dalam penelitian ini

menunjukkan hasil yang lebih baik daripada kolom monolith komersial.

Kata kunci : kolom monolith, microbore, polistirena, kromatografi cair fasa terbalik, alkilbenzena

ABSTRACT

In this study, polystyrene-based monolith was developed as reversed phase column in high

performance liquid chromatography (HPLC) for separation of small molecule sample (alkylbenzene).

Polystyrene-based monolithic column was prepared in microbore silicosteel column (100 x 1.02 mm i.d.) by

in-situ polymerization reaction using styrene as monomer, divinylbenzene as crosslinker, porogenic

solvents, with the presence of radical initiator 2,2’-azobis(isobutyronitrile). The morphology of the

monolithic column was studied by SEM. The properties of the monolithic column, such as permeability,

mechanical stability, binding capacity and pore size distribution, were characterized in detail. From the

characterization results of 9 monolith variation, monolith PS-DVB with %T 30, %C 50, using toluene:1-

decanol (3:7 v/v) as porogenic solvent was found to be the ideal composition and gave the best separation of

alkylbenzene. It has theoretical plate value (N) of 17260/m column, also has relatively equal proportion of

flow-through pore and mesopores (47% and 44% respectively). The performance of monolithic column was

also compared with commercially available monolithic column Proswift RP-4H. PS-DVB monolith

prepared in this study shown its superiority over commercial one.

Keywords : monolithic column, microbore, polystyrene, reversed phase liquid chromatography, alkylbenzene

PENDAHULUAN

Monolith adalah material berpori kontinyu

dengan struktur pori yang terdiri dari 3 jenis

ukuran, yaitu micropore (<2 nm), mesopore (2-

NATURAL B, Vol. 3, No. 1, April 2015

NATURAL B, Vol. 3, No. 2, Oktober 2015

---------------------

*Corresponding author:

Phone: +62-341-575838, Fax: +62-341-554403,

E-mail: [email protected]; [email protected]

104

Preparasi Kolom Microbore Monolith Berbasis Polistirena untuk Pemisahan Alkilbenzena Menggunakan

Kromatografi Cair Kinerja Tinggi

50 nm), dan macropore/flow-through pores

(>50 nm). Sebagai media pemisahan, monolith

telah banyak diaplikasikan sebagai pengganti

kolom partikel konvensional yang selama ini

digunakan dalam KCKT. Variasi dan aplikasi

kolom monolith telah berkembang dengan pesat

dalam dekade terakhir ini dan memainkan

peranan yang sangat penting dalam ilmu kimia

pemisahan [1,2].

Keuntungan kolom monolith terutama

terletak pada kemudahan produksinya yang

dapat dibuat secara langsung di dalam kolom

secara in situ dan terikat secara kovalen pada

dinding kolom, sehingga tidak memerlukan

stopper untuk menahan monolith pada

tempatnya. Selektivitas monolith dapat dengan

mudah diubah secara in situ dengan

penambahan gugus aktif yang selektif melalui

kopolimerisasi monomer fungsional, post-

polimerisasi untuk modifikasi situs reaktif,

maupun foto-grafting pada permukaan

monolith. Monolith mempunyai porositas lebih

tinggi daripada kolom partikel konvensional,

menyebabkan permeabilitas yang tinggi

sehingga dapat diaplikasikan untuk laju alir

yang tinggi dengan tekanan rendah tanpa

mengurangi efisiensi pemisahan dan tidak

berpotensi menimbulkan kerusakan baik pada

instrumen maupun pada kolom. Analisis dapat

dilakukan dalam waktu lebih singkat [3–6].

Penggunaan porositas dan ukuran pori yang

dapat divariasi, monolith terbukti dapat

berfungsi sebagai media pemisahan dalam

kromatografi untuk pemisahan berbagai analit,

mulai dari molekul berukuran kecil [3,7–8],

hingga makromolekul seperti peptida dan

protein [9–10], dan juga oligodeoxythymidylic

acids [2].

Monolith diklasifikasikan dalam 2 jenis,

yaitu monolith berbasis polimer organik dan

monolith berbasis silika. Monolith polimer

organik mempunyai lebih banyak keunggulan.

Keunggulan tersebut antara lain dapat

diaplikasikan pada rentang pH yang lebar, serta

kemudahan dalam proses preparasi dan

modifikasi. Sedangkan kelemahan monolih

polimer organik meliputi stabilitas mekanis

yang rendah dan keberadaan micropore yang

mengurangi efisiensi dalam pemisahan molekul

berukuran kecil. Kelemahan monolith polimer

organik dapat diatasi dengan optimasi

konsentrasi total monomer (%T) dan

konsentrasi crosslinker (%C) serta pemilihan

monomer dan porogen yang tepat [3].

Dari berbagai jenis monolith polimer

organik, monolith berbasis polistirena termasuk

salah satu yang paling umum digunakan sebagai

media pemisahan. Fasa diam berbasis

polistirena telah terbukti mempunyai stabilitas

kimia yang tinggi pada rentang pH yang lebar.

Kolom monolith berbasis polistirena telah

banyak digunakan secara luas untuk aplikasi

pemisahan berbagai jenis analit [11–13].

Monolith dalam penelitian ini dibuat dalam

kolom berukuran microbore (diameter 0,75–1,5

mm). Kolom jenis ini dapat dengan mudah

dihubungkan ke sistem KCKT standar tanpa

modifikasi apapun. Diameter kolom ini cukup

kecil sehingga diharapkan mempunyai

beberapa keuntungan dibandingkan dengan

kolom berdiameter besar, yaitu homogenitas

yang baik dan efisiensi pemisahan yang tinggi

terutama untuk sampel-sampel biologis dalam

jumlah kecil. Selain itu, konsumsi sampel dan

pelarut lebih sedikit sehingga lebih hemat dan

ramah lingkungan. Sedangkan kolom

berdiameter besar bersifat kurang homogen.

Homogenitas yang rendah disebabkan oleh

pengaruh pemanasan yang tidak merata dan

pengaruh gravitasi pada proses pembentukan

dan pengendapan polimer (growing

gravitational settling effect) [14–16].

Dalam penelitian ini dibuat monolith

polimer organik berbasis polistirena, yaitu poly-

(stirena-co-divinilbenzena) / PS-DVB, yang

disintesis secara in situ dalam kolom microbore

(1,02 mm i.d. x 100 mm). Berbagai jenis

porogen biner, konsentrasi total monomer (%T)

dan konsentrasi crosslinker (%C) dioptimasi

untuk menghasilkan monolith dengan

karakteristik terbaik, mencakup permeabilitas,

porositas, serta distribusi ukuran pori.

Morfologi monolith diobservasi menggunakan

scanning electron microscopy (SEM).

Kemudian, monolith dievaluasi performa

kromatografiknya dengan aplikasi pemisahan

sampel senyawa alkilbenzena.

METODE PENELITIAN

Bahan dan Instrumen Penelitian. Bahan-

bahan yang digunakan dalam penelitian ini

yaitu, stirena, divinilbenzena (DVB), 2,2’-

azobis(isobutironitril) (AIBN), isooktana,

etanol, 1,4-butanadiol, 1-dekanol,

105



isoamilalkohol, aseton, asetonitril dan

tetrahidrofuran (THF) berasal dari Wako Pure

Chemicals (Osaka, Jepang). Urasil, etilbenzena,

propilbenzena, butilbenzena, dan amilbenzena

diperoleh dari Tokyo Chemical Industries

(Jepang). Polistirena standar set (Mw 500-

2000000) dan bovine serum albumin (BSA)

berasal dari Sigma–Aldrich Jepang (Tokyo,

Jepang). HCl, NaOH, dan toluena dari Kanto

Chemicals (Tokyo, Jepang), sementara 3-

metakriloksipropil-trimetoksisilan (MAPS)

diperoleh dari Shin-etsu Chemicals (Tokyo,

Jepang). Semua bahan dengan kemurnian p.a

dan langsung digunakan tanpa proses purifikasi

lebih lanjut. Akuades dipersiapkan

menggunakan sistem purifikasi ELIX 10/Milli-

Q Element A-10 purification system (Nihon

Millipore Kogyo, Tokyo). Kolom silicosteel

(1,02 mm i.d, 1/16 inch o.d) berasal dari GL

sciences, Tokyo, Jepang.

Eksperimen kromatografi cair dilakukan

dengan menggunakan set KCKT prominence 20

dari Shimadzu Jepang yang dilengkapi dengan

software LabSolution, terdiri dari unit degasser

(DGU-20A), pompa (LC-20AD), oven (CTO-

20A), detektor UV/VIS (SPD-20A), semi-micro

flow cell (2.5 μL), Rheodyne 7125 injektor

dengan sample loop 1 μL, controller (CBM-

20A). Observasi morfologi menggunakan SEM

JEOL-JSM-6360LV (JEOL, Tokyo, Jepang).

Prosedur Kerja: Preparasi Monolith

poly-(GMA-co-EDMA). Silanasi kolom

dilakukan dengan mengadopsi prosedur yang

dilakukan oleh Shu et al. [14]. Kolom silicosteel

secara berurutan dicuci dengan akuades, 0,2 M

NaOH, akuades, 0,2 M HCl, akuades, dan

aseton menggunakan syringe. Kemudian diisi

dengan 30% MAPS dalam aseton dan kedua

ujung kolom ditutup, lalu ditempatkan didalam

oven pada suhu 60°C selama 12 jam. Setelah

proses silanisasi ini selesai, kolom silicosteel

dicuci dengan aseton, dipotong-potong

sepanjang 10 cm, dan siap diisi dengan larutan

polimer.

Campuran larutan polimer untuk

pembuatan monolith PS-DVB terdiri dari

styrene (monomer fungsional), DVB

(crosslinker), porogen, dan AIBN (inisiator)

yang dioptimasi dengan komposisi seperti pada

Tabel 1. Larutan polimer pada berbagai

komposisi tersebut dimasukkan ke dalam kolom

silicosteel dengan menggunakan syringe, lalu

ditutup kedua ujungnya dan selanjutnya

dilakukan polimerisasi di dalam oven pada suhu

70°C selama 20 jam. Setelah proses

polimerisasi berakhir, kolom kemudian

dihubungkan dengan pompa KCKT dan dicuci

dengan etanol dan air untuk menghilangkan

sisa-sisa komponen yang tidak bereaksi.

Uji Permeabilitas. Monolith PS-DVB

yang dihasilkan diuji permeabilitasnya dengan

cara mengukur tekanan balik yang dihasilkan

dari elusi dengan fasa gerak asetonitril-air

(50:50 v/v) pada laju alir konstan 0,1 mL/menit.

Permeabilitas monolith ditentukan dari tekanan

balik yang terukur ketika dialiri fasa gerak.

Semakin besar tekanan balik yang terukur,

semakin kecil permeabilitas monolith.

Tabel 1. Komposisi dan data tekanan balik monolith PS-DVB

Monolith %T a) %C b) Porogen AIBN c) Tekanan Balik

(Mpa)

I 40 50 Toluena : 1-Dekanol (3:7 v/v) 1% w/v >40 d)

II 40 10 Toluena : 1-Dekanol (3:7 v/v) 1% w/v >40 d)

III 30 50 Toluena : 1-Dekanol (3:7 v/v) 1% w/v 2,1

IV 30 25 Toluena : 1-Dekanol (3:7 v/v) 1% w/v 1,1

V 30 10 Toluena : 1-Dekanol (3:7 v/v) 1% w/v 0,8

VI 20 50 Toluena : 1-Dekanol (3:7 v/v) 1% w/v 0,2

VII 40 50 1,4-Butanadiol : Isoamilalkohol (3:7 v/v) 1% w/v 0,2

VIII 40 50 Toluena : Isooktana (5:5 v/v) 1% w/v >40 d)

IX 40 50 THF : 1-Dekanol (2:13 v/v) 1% w/v >40 d)

a) %𝑇 =𝑉𝑠𝑡𝑖𝑟𝑒𝑛𝑎+𝑉𝐷𝑉𝐵

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑉 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑝𝑜𝑙𝑖𝑚𝑒𝑟× 100%

b) %𝐶 =𝑉𝐷𝑉𝐵

𝑉𝑠𝑡𝑖𝑟𝑒𝑛𝑎+𝑉𝐷𝑉𝐵× 100%

c) Jumlah AIBN sebagai inisiator adalah 1% w/v yang dihitung berdasarkan total monomer (volume styrene + volume

DVB). d) Tekanan balik sangat tinggi melebihi kemampuan kerja pompa KCKT yang digunakan (maximum 40 MPa).

106



Uji Distribusi Pori Metode ISEC. Inverse

size exclusion chromatography (ISEC)

dilakukan dengan menggunakan polistirena

standar dan toluen. Volume untuk injeksi diatur

1 μL untuk masing-masing standar, dengan laju

alir 0,1 mL/menit dijaga konstan pada suhu

27C. THF digunakan sebagai fasa gerak dan

deteksi dilakukan pada 254 nm yang

memberikan serapan maksimum bagi

polistirena. Untuk perhitungan proporsi flow-

through pores, mesopore, dan micropore

dilakukan menurut metode yang dilakukan oleh

Al-Bokari et al. [17].

Aplikasi Pemisahan Sampel

Alkilbenzena. Untuk pemisahan alkilbenzena,

digunakan sampel campuran yang terdiri dari

uracil (marker, unretained molecule), toluen,

etil benzena, propil benzena, butil benzena, dan

amil benzena. Monolith PS-DVB dipasangkan

pada KCKT prominence 20. Pemisahan

dilakukan secara isokratik dengan komposisi

fasa gerak asetonitril-air (50:50 v/v), pada suhu

27C, laju alir 0,1 mL/menit, dan dideteksi

menggunakan detektor UV pada 214 nm.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pembuatan Kolom Monolith PS-DVB

Sebelum dilakukan in situ polimerisasi

monolith di dalam kolom silicosteel, dilakukan

proses silanasi terlebih dahulu dengan MAPS,

yaitu modifikasi terhadap permukaan dinding

bagian dalam kolom untuk memberikan gugus

fungsi yang dapat berikatan secara kovalen

dengan polimer monolith. Reaksi silanasi pada

permukaan dinding kolom silicosteel

ditunjukkan pada Gambar 1 [18].

Kolom monolith PS-DVB dalam penelitian

ini dibuat dalam 9 variasi komposisi

sebagaimana tercantum dalam Tabel 1. Reaksi

yang terjadi selama polimerisasi berlangsung

diilustrasikan pada Gambar 2. Reaksi

polimerisasi berlangsung secara polimerisasi

adisi (chain-growth reaction) dengan

melibatkan inisiasi radikal bebas.

Hasil pengamatan SEM pada Gambar 3

menunjukkan bahwa semua monolith yang

dihasilkan merupakan jaringan berpori

kontinyu dengan struktur globular.

Gambar 1. Reaksi modifikasi permukaan dinding kolom silika dengan MAPS

Gambar 2. Reaksi polimerisasi styrene dengan DVB membentuk PS-DVB

107



Gambar 3. Foto SEM monolith PS-DVB pada berbagai komposisi dengan pembesaran 5000x

Permeabilitas Kolom Monolith PS-DVB.

Dari uji permeabilitas diperoleh nilai tekanan

balik untuk setiap komposisi monolith

sebagaimana dapat dilihat pada Tabel 1.

Monolith I, II, VIII, dan IX mempunyai

permeabilitas yang tidak diinginkan,

diindikasikan dari tekanan balik yang sangat

besar (>40 MPa). Dari fenomena ini, diduga

bahwa monolith-monolith pada komposisi

tersebut didominasi oleh karakter micropore

atau bahkan lebih kecil lagi yang

mengakibatkan transfer massa kurang baik.

Sementara itu, rendahnya tekanan balik pada

monolith III, IV, V, VI, dan VII

mengindikasikan bahwa monolith ini

mempunyai permeabilitas yang baik, dan

didominasi oleh karakter mesopore dan flow-

through pore.

Data permeabilitas tersebut diperkuat

dengan hasil uji SEM sebagaimana terlihat pada

Gambar 3. Dari observasi morfologi tersebut

dapat diketahui bahwa diameter globule untuk

monolith I, VIII, dan XI berkisar pada ukuran

<0,1 μm, sedangkan ukuran flow-through pore

yang berperan penting pada permeabilitas tidak

dapat ditentukan karena terlalu kecil (hampir

tidak ada). Dari hasil ini semakin mendukung

bahwa monolith dengan komposisi tersebut

mempunyai permeabilitas yang kurang baik,

ditandai dengan resistansi aliran yang besar

(high flow resistant). Atas dasar fakta ini,

monolith I, II, VIII, dan IX tidak digunakan

untuk pengujian selanjutnya.

Hal yang berbeda ditunjukkan oleh

monolith III, IV, V, VI, dan VII. Monolith III

mempunyai diameter globule sebesar 0,5–0,6

μm dengan flow-through pore bervariasi hingga

1,5 μm. Monolith IV dan V mempunyai ukuran

yang hampir sama untuk diameter globule

sebesar 0,8–1,2 μm dan flow-through pore

hingga 2 μm. Adapun monolith VI dan VII

mempunyai diameter globule berkisar 1,7–2,2

μm, dengan flow-through pore bervariasi

hingga 5 μm. Dari fakta ini membuktikan

bahwa monolith III, IV, V, VI, dan VII

mempunyai permeabilitas yang baik, ditandai

dengan resistansi aliran yang relatif kecil (low

flow resistant).

Porositas dan Distribusi Pori Monolith.

Untuk mengetahui distribusi flow-through

pores, mesopore, dan micropore, maka

dilakukan ISEC, yang merupakan salah satu

metode untuk menentukan distribusi ukuran

pori dari suatu kolom. Metode ini sangat ideal

untuk diaplikasikan pada kolom monolith,

karena memungkinkan untuk dilakukan tanpa

destruksi monolith. Disamping itu karena

monolith dalam penelitian ini digunakan dalam

kromatografi cair, maka informasi distribusi

pori monolith yang terukur dalam kondisi basah

lebih diperlukan daripada porositas yang

108



terukur dalam keadaan kering.

ISEC dilakukan menggunakan polistirena

standard (MW = 500, 2000, 3000, 10000,

20000, 30000, 70000, 150000, 300000, 700000,

1000000, 2000000) yang dilewatkan melalui

kolom monolith. Toluen berperan sebagai analit

terkecil yang dapat mengakses semua pori pada

monolith. Melalui uji ini diperoleh hasil

sebagaimana terlihat pada Gambar 4.

Berdasarkan Gambar 4(a) dapat ditentukan

total porositas (εt), porositas eksternal (εe), dan

porositas internal (εi). Hasil perhitungan

porositas monolith ditampilkan pada Tabel 2,

menunjukkan porositas eksternal yang lebih

besar dari porositas internal pada semua

monolith yang diuji. Hal ini menandakan

jumlah flow-through pore lebih dominan

daripada jumlah mesopore. Kondisi ini sangat

menguntungkan untuk proses transfer massa

yang efektif di dalam kolom monolith.

Berdasarkan Gambar 4(b) dapat ditentukan

distribusi ukuran pori dari perhitungan fraksi

volume. Hasil perhitungan distribusi flow-

trough pore/macropore, mesopore, dan

micropore ditampilkan pada Tabel 2. Dengan

jumlah flow-through pore yang dominan maka

dapat menghasilkan transfer massa yang efisien

didalam monolith sehingga analisis sampel

dapat dilakukan dengan cepat. Jumlah

mesopore yang besar akan menyediakan luas

permukaan yang memadai untuk interaksi

efektif antara sampel dengan permukaan

monolith sehingga dapat menghasilkan

pemisahan dengan resolusi yang baik.

Sementara itu, terbentuknya micropores kurang

disukai karena dapat menyebabkan adsorpsi

irreversible (adsorpsi tidak dapat balik)

terhadap sampel yang digunakan, serta

terjadinya pelebaran puncak yang pada

akhirnya akan mengurangi efisiensi pemisahan.

Jumlah micropore yang sangat kecil dan tidak

signifikan pada Tabel 2 (<10%) memberikan

keuntungan karena dapat mencegah terjadinya

adsorpsi irreversible, terutama untuk sampel-

sampel biomolekul. Dengan demikian monolith

yang dibuat dalam percobaan ini dapat

diaplikasikan secara luas, tidak terbatas pada

sampel senyawa-senyawa alkilbenzena atau

molekul berukuran kecil lainnya, tetapi juga

dapat diaplikasikan untuk sampel-sampel

biologi atau biomolekul seperti DNA, protein,

asam amino, dll.

Gambar 4. Plot ISEC untuk penentuan porositas (a) dan distribusi ukuran pori (b) dari monolith PS-DVB III, V, VI, dan VII.

Tabel 2. Porositas dan distribusi ukuran pori monolith PS-DVB

Monolith Total Porositas /

εt (%)

Porositas

Eksternal / εe (%)

Porositas

Internal / εi

(%)

Micropore

(%)

Mesopore

(%)

Macropore /

Flow-through

Pore (%)

III 90,8 47,4 43,4 9 44 47

V 94,3 65,6 28,7 4 30 66

VI 98,9 82,8 16,1 2 16 82

VII 67,5 49,9 17,6 1 23 76

109



Berdasarkan Tabel 2, monolith III

mempunyai karakter yang lebih baik dalam hal

jumlah mesopore dibandingkan dengan

monolith lainnya. Monolith III memiliki

keseimbangan antara proporsi flow-through

pore (untuk transfer massa secara konvektif)

dan proporsi mesopores (untuk interaksi yang

efektif), serta mempunyai proporsi micropores

seminimal mungkin. Kombinasi proporsi

tersebut akan memberikan binding capacity

yang baik dan pemisahan yang efisien untuk

aplikasi kolom pada laju alir yang tinggi dengan

tekanan relatif rendah.

Aplikasi Pemisahan Sampel

Alkilbenzena. Untuk mengetahui performa

monolith PS-DVB dalam pemisahan dan

analisis molekul berukuran kecil, maka

dilakukan evaluasi untuk pemisahan senyawa-

senyawa turunan alkilbenzena. Dalam

penelitian ini juga digunakan kolom monolith

komersial Proswift RP-4H dari Dionex untuk

memisahkan sampel yang sama, untuk

kemudian dibandingkan hasilnya dengan

monolith yang dikembangkan pada penelitian

ini. Hasil pemisahan senyawa-senyawa

alkilbenzena dapat dilihat pada Gambar 5.

Berdasarkan Gambar 5 diketahui bahwa

monolith VI, VII, dan monolith komersial

Proswift RP-4H tidak mampu untuk

memisahkan sampel-sampel alkilbenzena. Hal

ini berkaitan dengan jumlah karakter mesopore

sebagai media interaksi antara sampel dengan

monolith yang lebih kecil dibandingkan

monolith lainnya sebagaimana didukung oleh

fakta pada Tabel 2. Monolith komersial

Proswift RP-4H juga tidak mampu memisahkan

sampel-sampel alkil benzena. Sedangkan kolom

III, IV, dan V mampu memberikan pemisahan

yang cukup baik, ditandai dengan munculnya

puncak-puncak terpisah pada kromatogram.

Gambar 5. Pemisahan alkilbenzena menggunakan

monolith PS-DVB III-VII dan kolom

monolith komersial Proswift RP-4H (Dionex) sebagai fase diam. Fasa gerak:

asetonitril-air (50:50 v/v), laju alir: 0,1

mL/min (isokratik), panjang gelombang: 214

nm, suhu: 27C. Sampel: (*) urasil, (1) toluena, (2) etilbenzena, (3) propilbenzena,

(4) butilbenzena, (5) amilbenzena

Tabel 3. Kapasitas faktor dan jumlah piringan teoritis (N) PS-DVB monolith untuk pemisahan alkilbenzena

Monolith Kapasitas Faktor N

(plates/m kolom) Toluena Etilbenzena Propilbenzena Butilbenzena Amilbenzena

III 13,66 21,24 34,14 56,71 93,03 17260

IV 13,05 20,22 32,42 54,22 88,84 11022

V 10,97 17,58 26,77 43,67 70,97 1800

Berdasarkan hasil kromatogram, dapat

dihitung kapasitas faktor dan jumlah piringan

teoritis (N) dari monolith III, IV, dan V

sebagaimana disajikan pada Tabel 3.

Perhitungan N didasarkan pada waktu retensi

dan lebar puncak dari amilbenzena. Dari hasil

percobaan ini dapat diketahui bahwa monolith

III merupakan monolith dengan komposisi

terbaik untuk dapat diaplikasikan dalam

pemisahan molekul alkilbenzena berukuran

kecil, dengan nilai N mencapai 17260 plate/m

kolom. Nilai N pada monolith ini lebih besar

daripada monolith serupa yang dikembangkan

oleh Zhang et al. [8] dengan nilai N 11290

plate/m. Hal ini menunjukkan performa yang

lebih baik dalam memisahkan molekul

berukuran kecil.

110



KESIMPULAN

Kolom monolith PS-DVB telah berhasil

dibuat secara polimerisasi in situ dalam kolom

silicosteel berukuran microbore dengan

diameter 1,02 mm. Dari hasil optimasi 9 variasi

komposisi monolith, monolith PS-DVB dengan

komposisi %T 30, %C 50, menggunakan

porogen biner yang terdiri dari toluena:1-

dekanol (3:7 v/v) memberikan hasil yang

terbaik untuk pemisahan molekul berukuran

kecil. Adapun N dari monolith ini sebesar

17260/m kolom dengan jumlah mesopore 44%

dan flow-through pore 47%. Macropore yang

dominan pada monolith ini memberikan

transfer massa yang efisien sehingga analisis

sampel dapat dilakukan dengan cepat, sedang

jumlah mesopore dapat mengefektifkan

interaksi antara sampel dengan permukaan

monolith sehingga menghasilkan pemisahan

dengan resolusi yang baik. Jumlah micropore

yang kecil (<10%) dapat mencegah terjadinya

irreversible adsorption terhadap sampel.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh Hibah Unggulan

Universitas (No. 023.04.2.414989/2013-2014)

dari Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi,

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan,

Indonesia.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Urban, J., S. Eeltink, P. Jandera, P.J.

Schoenmakers (2008), Characterization of

polymer-based monolithic capillary

columns by inverse size-exclusion

chromatography and mercury-intrusion

porosimetry, J. Chromatogr. A, 1182, 161-

168.

[2] Sabarudin, A., J. Huang, S. Shu, S.

Sakagawa, T. Umemura (2012).

Preparation of methacrylate-based anion-

exchange monolithic microbore column

for chromatographic separation of DNA

fragments and oligonucleotides, Anal.

Chim. Acta, 736, 108-114.

[3] Ueki, Y., T. Umemura, J. Li, T. Odake,

K.I. Tsunoda (2004), Preparation and

application of methacrylate-based cation-

exchange monolithic columns for capillary

ion chromatography, Anal. Chem., 76,

7007-7012.

[4] Nema, T., E.C.Y. Chan, P.C. Ho (2014),

Applications of monolithic materials for

sample preparation, J. Pharmaceut.

Biomed., 87, 130-141.

[5] Schaller, D., E.F. Hilder, P.R. Haddad

(2006), Monolithic stationary phases for

fast ion chromatography and capillary

electrochromatography of inorganic ions,

J. Sep. Sci., 29, 1705-1719.

[6] Arrua, R.D., M. Talebi, T.J. Causon, E.F.

Hilder (2012), Review of recent advances

in the preparation of organic polymer

monoliths for liquid chromatography of

large molecules, Anal. Chim. Acta, 738, 1-

12.

[7] Urban, J., F. Svec, J.M.J. Fréchet (2010),

Efficient separation of small molecules

using a large surface area hyper-

crosslinked monolithic polymer capillary

column, Anal. Chem., 82, 1621-1623.

[8] Zhang, Y.P., W. Li, X.J. Wang, L.B. Qu,

G.L. Zhao, Y.X. Zhang (2009), Fast

preparation of polystyrene-based monolith

using microwave irradiation for micro-

column separation, Anal. Bioanal. Chem.,

394, 617–623.

[9] Levkin, P.A., S. Eeltink, T.R. Stratton, R.

Brennen, K. Robotti, H. Yin, K. Killeen, F.

Svec, J.M.J. Fréchet (2008), Monolithic

porous polymer stationary phases in

polyimide chips for the fast high

performance liquid chromatography

separation of proteins and peptides, J.

Chromatogr. A, 1200, 55-61.

[10] Krenkova, J., A. Gargano, N.A. Lacher,

J.M. Schneiderheinze, F. Svec (2009),

High binding capacity surface grafted

monolithic columns for cation exchange

chromatography of proteins and peptides,

J. Chromatogr. A, 1216, 6824-6830.

[11] Huang, H.Y., Y.C. Liu, Y.J. Cheng (2008),

Development of capillary

electrochromatography with poly-

(styrene-divinylbenzene-vinyl benzene

sulfonic acid) monolith as the stationary

phase, J. Chromatogr. A, 1190, 263-270.

[12] Huang H.Y., I.Y. Huang, H.Y. Lin (2006),

Separation of parabens in capillary

electrochromatography using poly-

111



(styrene-divinyl benzene-methacrylic

acid) monolithic columns, J. Sep. Sci., 29,

2038–2048.

[13] Huang H.Y., H.Y. Lin, S.P. Lin (2006),

CEC with monolithic poly(styrene-

divinylbenzene-vinylsulfonic acid) as the

stationary phase, Electrophoresis, 27,

4674–4681.

[14] Shu, S., H. Kobayashi, N. Kojima, A.

Sabarudin, T. Umemura (2011),

Preparation and characterization of lauryl

methacrylate-based monolithic microbore

column for reversed-phase liquid

chromatography, J. Chromatogr. A, 1218,

5228-5234.

[15] Shu, S., H. Kobayashi, M. Okubo, A.

Sabarudin, M. Butsugan, T. Umemura

(2012), Chemical anchoring of lauryl

methacrylate-based reversed phase

monolith to 1/16” o.d.

polyetheretherketone tubing, J.

Chromatogr. A, 1242, 59-66.

[16] Umemura, T., Y. Ueki, K. Tsunoda, A.

Katakai, M. Tamada, H. Haraguchi

(2006), Preparation and characterization of

methacrylate-based semi-micro monoliths

for high-throughput bioanalysis, Anal.

Bioanal. Chem., 386 566-571.

[17] Al-Bokari, M., D. Cherrak, G. Guiochon

(2002), Determination of the porosities of

monolithic columns by inverse size-

exclusion chromatography, J.

Chromatogr. A, 975, 275-284.

[18] Bystrom, E. (2009), Porous polymeric

materials for chromatography : Synthesis,

functionalization and characterization,

Department of Chemistry, Umea

University.

Documents

Preparasi Kolom Microbore Monolith Berbasis Polistirena