Susanna T.s. dan Supriyanto C. ISSN 0216 - 3128 229

JAMINAN MUTU METODE F-AAS PADA ANALISIS UNSUR­UNSUR Cu, Cr DAN Zn DALAM CUPLIKAN LIMBAHINDUSTRI

Susanna T.S. dan Supriyanto C.Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

ABSTRAK

JAMINAN MUTU METODE F-AAS PADA ANALISIS UNSUR Cu, Cr DAN Zn DALAM CUPLIKANLlMBAH INDUSTRI. Telah dilakukan kalibrasi alat uji spektrometri serapan atom nyala (F-AAS) danvalidasi metode uji F-AAS untuk memperoleh jaminan mutu analisis unsur Cu, Cr dan Zn dalam cuplikanlimbah industri tekstil, kulit dan susu. Kalibrasi alat uji dilakukan dengan menentukan harga akurasi danpresisi alat uji F-AAS menggunakan larutan standar Cu 2 ppm, sedangkan validasi metode uji dilakukandengan menggunakan SRM Soil 7, buatan !AEA. Diperoleh harga presisi dan akurasi masing-masing 0,019ppm dan 0,320 % yang lebih rendah dari persyaratan acuan masing-masing yaitu 0,04 ppm dan 1,0 %.

Validasi metode uji menggunakan SRM Soil 7 menunjukkan data hasil uji unsur-unsur Cu, Cr dan Zn beradadalam rentang konsentrasi yang ada dalam sertifikat SRM. Berdasarkan data-data tersebut dapat diperolehjaminan mutu analisis unsur-unsur Cu, Cr dan Zn pada cuplikan limbah industri karena metode F-AAS yangdipakai masih cukup handal dan valid dengan bias sebesar.4,34 %.

Kala kunci : Jaminan mutu, F-AAS, limbah industri.

ABSTRACT

QUALITY ASSURANCE OF FLAME ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY (F-AAS) METHOD ATTHE ANALYSIS OF Cu, Cr AND Zn ELEMENTS IN INDUSTRIAL WASTE SAMPLES. The calibration ofatomic absorption spectrometry instrument and validation of Flame Atomic Absorption Spectrometry (F­AAS) method to obtain quality assurance at determination of Cu, Cr and Zn elements in industrial wastesamples have been carried out. The calibration of instrument was done by measuring its precission andsensitivity using spectrosol solution of Cu 2 ppm, where as the validation of analytical method was done byanalyzing heavy metals in SRM Soil 7 such as Cu, Cd and Zn. The validity of F-AAS instrument still validwith precission and sensitivity obtained were 0.09 ppm and 0.320 % respectively, less than that of ASTMreference, namely 0.04 ppm and 1.0 %. The validation of analytical method showed that the content ofCu,Cr and Zn elements resulted by F-AAS method were still at range values of the certificate of StandardReference Material (SRM Soil 7). Based on those data showed that quality assurance obtained at analysis ofCu, Cr and Zn elements in industial waste samples using F-AAS method is still sufficiently reliable and validwith bias of 4.34 %.

Key word: Quality assurance, F-AAS, industrial waste.

PENDAHULUAN

Perkembangan industri di Indonesia tidak dapatdipisahkan dari pertimbangan lingkungan hidupsebagai upaya untuk melestarikan sumber daya

alam, oleh karena itu diperlukan suatukeseimbangan yaitu perkembangan industri yangtidak mencemarkan lingkungan dan perubahanlingkungan tidak menghambat perkembanganindustri. Hal ini menyangkut limbah yangditimbulkan oleh industri, yang mempunyai dampakpenting terhadap lingkungan, terutama lingkunganperairan yang merupakan faktor penting bagikebutuhan manusia(I,2).

Permasalahan lingkungan tidak akan terlepasdari dampak negatif yang terjadi akibat kemajuanindustri yaitu terjadinya pencemaran lingkunganyang diakibatkan penanganan limbah industri yang

kurang sempurna, meskipun pemerintah telah

menerapkan berbagai peraturan pemerintah (PP)yang berkaitan dengan permasalahan pencemaranlingkungan, bahan berbahaya dan toksis.Lingkungan yang bersih merupakan indikasikeberhasilan program pemerintah dalampembangunan bidang kesehatan yaitu tercapainyaderajad kesehatan masyarakat yang optimal.

Pencemaran logam berat seperti tembaga

(Cu), kromium (Cr) dan seng (Zn) yang berasal darilimbah industri dapat terjadi melalui beberapa mediaseperti udara, tanah, tanaman, air, maupun makanan.Logam berat pada umumnya bersifat racun terhadap

makhluk hidup, walaupun beberapa diantaranyadiperlukan dalam jumlah kecil. Oi dalam tubuhmanusia maupun hewan, logam berat akan terkaitpada protein pengikat logam, misalnya metalotionin,

Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2007

230- ISSN 0216 - 3128 Susanna rs. dan Supriyanto C

sistein, dan haemoglobin. Protein tersebut akanmenstransfer logam berat ke organ-organ tubuhsehingga akan terjadi akumulasi logam berat padaorgan tubuh tertentu(3).

Untuk mengetahui apakah suatu industritelah menerapkan tata cara pengolahan limbah yangbaik dan benar sesuai dengan peraturan pemerintah(PP), diperlukan data kandungan logam B-3 dalamlimbah industri baik padat, cair, maupun gassebelum limbah dibuang ke Iingkungan.Keakuratan dan keabsahan data hasil uji kandunganlogam B-3 dalam limbah mutIak diperlukan,sehingga tidak menimbulkan kesalahan dalampengambilan keputusan. Demikian pula pada ujilogam-Iogam berat Cu, Cr dan Zn dalam Iimbahindustri tekstil, industri kulit dan industri susu,diperlukan keakuratan dan keabsahan data sehinggadiperoleh jaminan mutu data hasil uji berdasarkanpersyaratan ISO/IEC-17025-2005(4). Untukmemperoleh jaminan mutu data hasil uji diperlukanvalidasi baik terhadap alat uji (F-AAS) maupun padametode uji (nyala) yang digunakan. Validasi adalahsuatu proses untuk mengkonfirmasi bahwa suatualat atau metode uji mempunyai unjuk kerja yangkonsisten, sesuai dengan apa yang dikehendakidalam penerapan alat atau metode uji tersebutdengan cara menguji alat atau metode denganmelengkapi bukti-bukti yang obyektif. Pendekatanyang biasa dilakukan untuk validasi alat dan metodeuji meliputi presisi, akurasi, kepekaan (sensitivitas),batas deteksi, dan bias(5).Dengan demikian tujuandari penelitian ini adalah untuk memperolehjaminan mutu pada analisis logam-Iogam berat Cu,Cr dan Zn dalam Iimbah industri.

TAT A KERJA

Bahan:

Bahan-bahan yang digunakan adalah contohuji limbah padat, larutan standar spectrosol Cu danZn masing-masing buatan BDH, larutan standartitrisol Cr, bahan standar pembanding SRM Soil 7untuk validasi metode, HN03 pekat, HCI04 danHF pekat masing-masing Merck untuk pelarut, danakuatrides buatan laboratorium Kimia Analitik

PTAPB-BA TAN sebagai bahan pengencer.

Alat:

Alat-alat yang digunakan meliputiseperangkat alat uji spektrometer serapan atom(AAS) tipe AA 300-P buatan Varian TechtronAustralia, teflon bomb digester untuk destruksisampel, dan peralatan gelas seperti labu takar 10mL, 50 mL, gelas beker teflon 50 mL, pipet mikro10 - 100 ilL, 50 - 250 ilL, dan 100 - 1000 ilL untukpreparasi sampel.

Cara kerja :

Preparasi pelarutan cuplikan dan SRM Soil 7

Cuplikan limbah industri dan SRM Soil 7masing-masing ditimbang seberat 0,5 g, dimasukkanke dalam teflon bomb digester, tambahkan I mLHN03 pekat dan 0,2 mL HF pekat. Dipanaskandalam tungku pemanas pada suhu ISO °c selama 4jam. Hasil pelarutan setelah dingin dituang kedalam gelas beker teflon dan dipanaskan secaraberulang dengan penambahan akuatrides di ataspenangas pasir, sampai diperoleh larutan cuplikanpada pH netral. Hasil pemanasan setelah dinginditepatkan menjadi volume 10 mL denganpenambahan akuatrides sampai tanda batas. Larutancuplikan dan SRM Soil 7 siap untuk dilakukananalisis.

Optimasi kondisi analisis unsur-unsur Cu, Crdan Zn

Kondisi optimum analisis unsur-unsur logamberat Cu, Cr dan Zn diperoleh dengan mengukurserapan maksimum dari larutan standar Cu, Cr danZn dengan konsentrasi Cu dan Zn masing-masing 5ppm dan Cr 10 ppm. Pengukuran serapan dilakukanpada panjang gelombang maksimum masing-masingunsur pada setiap perubahan laju alir cuplikan, I~ualir udara dan asetilen, arus lampu, lebar celah dantinggi pembakar.

Kepekaan dan Presisi Alat Uji F-AAS

Dibuat 25 mL larutan campuran terdiri darilarutan standar Cu 1000 ppm, HN03 pekat danakuatrides sedemikian rupa sehingga konsentrasi Cudalam larutan adalah 2 ppm dan konsentrasi HN030, I N. Kepekaan alat uji ditentukan denganmengukur serapan larutan tersebut sebanyak 3 kalipengukuran, sedangkan presisi ditentukan denganmengukur serapan sebanyak 6 kali pengukuran padakondisi optimum analisis Cu.

Analisis kandungan Cu, Cr dan Zn dalam contohuji dan SRM Soil 7

Dibuat 5 buah larutan campuran yang terdiridari Cu dan Zn masing-masing 10 ppm dan Cr 100ppm, HN03 I N dan akuatrides sedemikian rupasehingga konsentrasi HN03 dalam masing-masinglarutan campuran tetap 0,1 N, sedangkankonsentrasi Cu, Cr dan Zn dalam masing-masinglarutan campuran bervariasi, yaitu untuk Cu dan Znmasing-masing 0, I; 0,2; 0,3; 0,4 dan 0,5 ppm,sedangkan konsentrasi Cr adalah 1,0; 2,0; 3,0; 4,0dan 5,0 ppm. Masing-masing larutan campurandiukur serapannya pada kondisi analisis yangoptimum dari masing-masing unsur. Kandunganunsur-unsur Cu, Cr dan Zn dalam cuplikan limbah

Prosiding PPI • PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2007

Susanna T.s. dan Supriyanto C. ISSN 0216 - 3128 231

industri dan dalam SRM Soil 7 ditentukan dengancara mengintrapolasikan serapan cuplikan SRM Soil7 pada kurva standar campuran, dan konsentrasiyang diperoleh dihitung kembali denganmemasukkan faktor berat cuplikan dan SRM Soil 7,faktor pengenceran dan volume pelarutan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Spektrometer serapan atom dengan metodenyala merupakan salah satu alat uji pendukung diLaboratorium Kimia Analitik PTAPB-BATAN.Sebagai salah satu alat uji pendukung, sudah barangtentu performance alat uji spektrometer serapanatom (AAS) dan metode uji yang digunakan perludilakukan validasi, sehingga jaminan mutu metodeuji dengan nyala dapat tercapai sesuai yangdipersyaratkan.

Demikian pula pada analisis logam-Iogamberat Cu, Cr dan Zn dalam cuplikan limbah industritekstil, kulit dan susu di Daerah IstimewaYogyakarta perlu dilakukan validasi terhadap alatuji F-AAS dan validasi terhadap metode uji dengancara menentukan harga presisi, akurasi, bias danverifikasi masing-masing unsur yang akandianalisis. Sebelum penentuan kepekaan danpresisi, terlebih dahulu dilakukan penentuan kondisioptimum analisis masing-masing unsur dengan caramengukur serapan maksimum pada panjanggelombang optimum untuk masing-masing unsurpada setiap perubahan parameter arus lampu, lebarcelah, laju alir asetilen, laju alir cuplikan, laju alirudara dan tinggi pembakar, seperti disajikan padaTabel 1 sebagai berikut :

Tabel 1. Kondisi optimum analisis unsur-unsur Cu, Cr dan Zn dengan alat uji F-AAS

No.ParameterCuCrZn

I.

Panjang gelombang, nm 324,8228,8213,9

2.

Arus lampu, mA 545

3.

Lebar celah, nm 0,50,51,0

4.

Laju alir asetilen, L/menit 2,51,561,78

5.

Laju alir udara, L/menit 13,513,513,5

6.

Laju alir cuplikan, L/menit 4,54,54,5

7.

Tinggi pembakar, mm 1214,510

Presisi alat uji F-AAS bisa diketahui dengancara mengukur serapan dari larutan Cu 2 ppm padakondisi analisis Cu yang optimum. Harga presisidari alat uji F-AAS dapat diketahui berdasarkanrumus aproksimasi s = (A-B) x 0,40 x 100 %dengan A adalah nilai tertinggi dari 6 nilai serapan,dan B nilai terendah dari 6 nilai serapan.Sedangkan harga kepekaan dari alat uji F-AASdihitung berdasarkan rumus aproksimasi S =0,0044 (CI / Ad dengan CI adalah nilai konsentrasilarutan, dan AI adalah nilai serapan rata-rata. Hargapresisi dan akurasi disajikan seperti pada Tabel 2 .

Tabel 2 . Data kalibrasi alat uji F-AAS

No. ParameterCu 2 ppm

I.

Kepekaan, ppm 0,019

Syarat acuan, ppm0,040(6)

2.

Presisi(simpanganbaku0,320relatit), %

Syarat acuan, %

1,0(6)

Pada Tabel 2 hasil kalibrasi berupa kepekaandan presisi masing-masing sebesar 0,019 ppm dan0,320 %. Berdasarkan hasil tersebut menunjukkanbahwa alat uji spektrometer serapan atom (F-AAS)masih layak sebagai alat uji dengan perolehanpresisi dan kepekaan masih berada di bawah batas

Prosiding PPI • PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2007

232- ISSN 0216 - 3128 Susanna rs. dan Supriyanto C

persyaratan acuan masing-masing yaitu 0,040 ppmdan 1,0 %.

Disamping validasi terhadap alat uji,persyaratan yang lain untuk memperoleh jaminanmutu analisis adalah validasi terhadap metode ujiyang digunakan. Validasi metode uji berdasarkanISO/IEC-17025-2005(4) adalah dengan melakukananalisis standard reference material (SRM).Persyaratan penggunaan SRM antara lain adalahmatriks yang ada dalam cuplikan yang dianalisisdan SRM yang digunakan hams sarna ataumendekati sarna (mirip) dan kadar unsur dalamcuplikan dan SRM tidak jauh berbeda. Padapenelitian ini validasi metode uji diIakukan

menggunakan SRM Soil 7 buatan IAEA. HasiIanalisis kandungan unsur-unsur dalam SRM Soil 7dengan alat uji F-AAS dibandingkan dengankandungan masing-masing unsur yang ada dalamsertifikat, seperti disajikan pada Tabel 3.

Berdasarkan pada Tabel 3, analisis unsur Cu,Cr dan Zn dalam SRM Soil 7 menunjukkan kadarmasing-masing unsur berada dalam rentang kadardalam sertifikat SRM, hal terse but menunjukkanvaliditas dari metode uji yang digunakan cukup baikdengan akurasi 95,66 % atau bias sebesar 4,34 %.Bias (kesalahan) adalah besarnya nilai selisih kadarunsur hasil analisis dan kadar unsur dalam sertifikatdibagi dengan kadar unsur dalam sertifikat(5).

Tabel 3. Data hasiI analisis unsur dan data sertifikat SRM Soi/7

Kadar unsur hasiIKadar unsur dalamAkurasi (%)Bias (%)

No.

Unsuranalisis (ppm)sertfikat (ppm) (7)

1.

Cu 9,96 ± 0,19II (9 - 13)90,559,45

2.

Cr 58,32± 1,7060 (49 -71)97,202,80

3.

Zn 104,8 ± 2,70104 (101 -113)99,230,77

Rata-rata

95,664,34

Untuk menghitung batas deteksi (LaD), secara statistik bisa ditunjukkan seperti pada Tabel 4.

Tabel4. Sera pan Cu konsentrasi 0,1 - 0,5 p.p.m

Kons. CuSerapanSlopeInterceptKoefisienAA

Y(Yi_y)2

(p.p.m)

(B)(A)korelasi (r)

0,0

0,000 0,000141,96 x 10'8

0,1

0,024 0,023295,04 x 10'7

0,2

0,0460,23140,000140,99990,046431,85 x 10'5

0,3

0,069 0,069573,25 x 10,5

0,4

0,093 0,09279,00 x 10'8

0,5

0,116 0,11591,00 x 10'8

A

~(Yi- Y )2 = 5,1624 X 10'5

= JY = Yb + 3 Sb

L (Y, - Y ) 2 = r (.s.-I-624-~IO-=5' )'n - 2 V

= 0,00014 + 3 (0,0036) = 0,0109

= 0,0036

Prosiding PPI • PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN

Yogyakarta, 10 Juri 2007

Susanna T.S. dan Supriyanto C. ISSN 0216 - 3128 233

Kadar unsur yang diperoleh berdasarkanperhitungan menggunakan rumus perhitungan :

Batas deteksi (LOD) dihitung dengan memasukkanharga Y ke persamaan regresi, maka diperolehharga X = 0,05 ppm. Jadi pada kisaran konsentrasiCu : 0,1 - D,S ppm, diperkirakan batas penentuanterendah adalah 0,05 ppm. Dari kurva kalibrasidiperoleh hubungan linier antara konsentrasi lawanserapan dengan persamaan garis :

KadarC reg X P X V

G Itg/g

Y = 0,2314 X + 0,00014,

koefisien korelasi (r) = 0,9999.

Dengan cara yang sarna seperti pada penentuanbatas deteksi Cu, diperoleh batas deteksi untuk Crdan Zn masing-masing adalah 0,03 ppm dan 0,01ppm.

Aplikasi metode uji unsur Cu, Cr dan Zndalam cuplikan limbah industri tekstil, kulit dansusu yang dilakukan dengan teknik pengukurankalibrasi standar. Teknik pengukuran kurvakalibrasi standar dilakukan dengan mengukurserapan unsur-unsur Cu, Cr dan Zn pada kondisioptimum analisis, kemudian serapan yang diperolehdiinterpolasikan ke dalam kurva kalibrasi masing­masing unsur, sehingga akan dipeoleh konsentrasiregresi.

dengan C,eg= konsentrasi regresi

P = pengenceran

V = volume penepatan

G = berat cuplikan

Berdasarkan perhitungan menggunakanrumus tersebut, diperoleh kadar unsur-unsur Cu, Crdan Zn dalam cuplikan limbah industri tekstil, kulitdan susu dapat dilihat seperti pada Tabel 5. Jikadilihat pada Tabel 5, dari hasil analisis kadar unsur­unsur Cu, Cr dan Zn dalam limbah industri, temyatakadar Cu paling tinggi terdapat dalam limbah pabriksusu (52,68 ± 0,11 ltg/g), kadar Cr tertinggi terdapatpada limbah pabrik kulit (3920,98 ± 11,76 ltg/g) dankadar Zn tertinggi terdapat dalam limbah tekstil(164,74 ± 5,60 Jlg/g).

Tabel 5. Data hasil analisis unsur-unsur Cu, Cr dan Zn dalam contoh uji limbah industri

Jenis limbah

Kadar unsur ± SO (Jlg/g)

Cu

CrZn

lndustri tekstil

15,57 ± 0,1933,35 ± 1,17164,74 ± 5,60

Indutri kulit

11,31 ± 0,133920,98 ± 11,7613,52 ± 0,45

52,68 ± 0,11

9,34 ± 0,2130,23 ± 1,20lndustri susu

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian bisa diambil kesimpulansebagai berikut :

1. Untuk kalibrasi alat uji spektrometer serapanatom nyala (F-AAS) diperoleh hasil presisidan kepekaan alat masing-masing sebesar0,320 % dan 0,019 ppm dimana nilai-nilai inilebih kecil dari nilai yang ada dalam standarASTM (presisi I,D % dan kepekaan 0,040ppm) sehingga bisa dikatakan bahwa alat inimasih dalam keadaan baik dan 1ayakdigunakan karena masih memenuhi standaryang dipersyaratkan.

2. Berdasarkan data dan hasil perhitungan,kadar unsur dalam hasil analisis masih

berada dalam rentang nilai kadar unsur yangada dalam sertifikat SRM Soil 7 dengan

akurasi 95,66 % atau bias (kesalahan)sebesar 4,34 %, sehingga metode ujispektrometri serapan atom nyala (F-AAS)masih valid Batas deteksi untuk penentuanCu, Cr dan Zn masing-masing adalah 0,05 ;0,03 dan 0,01 ppm.

3. Pada aplikasi F-AAS untuk uji unsur-unsurCu, Cr dan Zn dalam cuplikan limbahindustri, diperoleh kadar Cu tertinggiterdapat pada limbah pabrik susu, kadar Crtertinggi terdapat pada limbah pabrik kulitdan kadar Zn tertinggi terdapat pada limbahpabrik tekstil.

Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2007

234 ISSN 0216 - 3128 Susanna r.s. dan SupriyantoC

DAFTAR PUSTAKA

I. BENEFIELD, LD & JOSEPH FH., ProcessChemistry for Water and Watem'asteTreatment, Prentice Hill Inc. EnglewoodCliffs, New Yersey (1982).

2. PALAR H., Pencemaran dan ToksikologiLogam Berat, Rineka Cipta, Jakarta (1994) .

3. SOERY ADI HADIPRA YITNO, BerbagaiSegi Limbah Bahan Berbahaya Beracun (B­3) dan Dampaknya Terhadap Manusia danLingkungannya, p. 221-228, Prosiding Sem.Nas. Kimia dan Pembangunan, Bandung(1993).

4. BSN, Persyaratan Umum KompetensiLaboratorium Pengujian dan LaboratoriumKalibrasi, ISO/lEC 17025, edisi kedua,Jakarta (2005).

5. SUMARDI, Validasi Metode Analisis,Pelatihan Asesor Laboratorium, BSN, Jakarta(200 I).

6. AMERICAN SOCIETY FOR TESTINGAND MATERIALS, ASTM E 663-78( 1979).

7. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY

AGENCY, Certificate Reference MaterialSoU 7 (1978).

TANYAJAWAB

Kadarisman

• Bagaimana cara menentukan kepekaan danpresisi alat uji F AAS ?

Susana TS

Cara menentukan kepekaan dan presisi alat F-AASadalah sebagai berikut :

~ Kepekaan dihitung berdasarkan rumus S =0,0044 (C/A1) dimana C1 = konsentrasilarutan dan AI = serapan rata-rata.

~ Presisi dihitung dengan rumus S = (A - B) x0,40 x 100%, dimana A = nilai tertinggi dari6 serapan yang diukur dan B = nilai terendahdari 6 serapan yang diukur.

Dalam metode AAS ini, menurut standartintemasional ASTM larutan standart yang dipakaiuntuk kalibrasi alat adalah larutan Cu 2 ppmdiperoleh harga kepekaan 0,04 ppm dan presisi1,00%

Prosiding PPI - PDlPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BAT AN

Yogyakarta, 10 Juli 2007