Prosiding Presentasi I/miah Daur Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU dan P2BGN -BA TAN Jakarta, 22 Pebruari 2000 ISSN 1410-1998

ANALISIS URANIUM DALAM LIMBAH CAIR SECARA

SPEKTROFLUORIMETRI

Noviarty, Yusuf NampiraPusat Pengembangan Teknologi Bahan Bakar Nuklir dan Daur Ulang

ABSTRAK

ANALISIS URANIUM DALAM lIMBAH CAIR SECARA FLUORIMETRI. Uranium dalam limbahcair harus ditentukan untuk kegiatan akuntingldokumentasi bahan nuklir. Kandungan uraniumdalam limbah tersebut ditentukan dengan metode perbandingan deret standar pad a cuplikan yangdisiapkan melalui ekstraksi pelarut menggunakan ekstraktan TBP-kerosen. Disamping itudilakukan pula penentuan uranium menggunakan metode standar addisi. Batas pengukuranuranium dengan metode fluorimetri antara 0,01 sampai 5 ppm. Hasil analisis uranium dalamlimbah cair dengan kedua metode tersebut memberikan hasil yang mendekati sarna yaituberturut-turut 0,66 ppm dan 0,64 ppm untuk tangki 2752 serta 1,03 dan 0,93 untuk tangki 2753.

ABSTRACT

URANIUM ANAL YSIS IN LIQUID WASTE BY FLUORIMETRY METHOD. Uranium contained inliquid waste has to be detem7ined for nuclear materiaf accounting purpose. The uranium contentin the waste was detem7ined by comparing it with standard samples which were prepared throughextraction with TBP-Kerosene. Uranium detem7ination was also done by addition standardmethod. The detection limit of fluorimetric method is in the interval of 0.01 to 5 ppm. Results ofthe two methods are close in accuracy i.e. 0.66 ppm and 0.64 ppm for tank-2752 and, 1.03 and0.93 for tank-2753, respectively.

PENDAHULUAN: limbah cair uranium yang mengganggu

pengukuran intensitas dari uranium, dapatjuga dilakukan dengan menambahkanbeberapa larutan standar uranium ke dalamlarutan sampel yang akan dianalisis (standaradisi). Penentuan konsentrasi uraniumterkandung dalam sam pel dapat dihitungmenggunakan persamaan linier dibawah ini.(3),(4)

y= ax + b

dimana: y = intensitas larutan

a ::: slope y/xb =intersepx = konsentrasi

BAHAN:

Sebagai bahan standarmenggunakan larutan uranium spex., TBPkerosin 30% sebagai ekstraktan dalampengambilan uranium dalam limbah, asamfosfat merupakan bahan pengompleksuranium dan sebagai pelarut digunakan airbe bas mineral

PERALATAN

Limbah cair uranium di laboratoriumInstalasi Radiometa/lurgi ditampung dalam 2buah tangki yaitu tangki 2752 dan tangki2753 yang berkapasitas 10.000 I. DalamUmbah tersebut dianalisis kandungan

uraniumnya guna melakukan pemonitoranuranium dalam rangka melaksanakanaccounting bahan nuklir dan pengelolaanlimbah lebih lanjut. Uranium yang terkandungdalam limbah cair ini relatif sangat rendaholeh karena itu untuk menganalisisnyadibutuhkan suatu metoda analisis yangmempunyai batas pengukuran yang rendahdan ketepatan pengukuran yang tinggi.

Analisis secara fIuorimetri seringdigunakan untuk penentuan uraniumberkadar rendah. Metoda ini didasarkankepada pengukuran fIuoresen (fluoresence)yang dihasilkan dari proses kembalinyaelektron ikatan dalam senyawa uranium padakeadaan dasar. Pada pengukuranmenggunakan metoda fIuorimetri ini uraniumdikomplekskan dengan suatu pengompleksyang dapat menaikan intensitas dari uranium,dalam peke~aan ini sebagai pengompleks

digunakan fosfat<1),(2).

Sam pel yang akan dianalisis terlebihdahulu diekstraksi dengan TBP-Kerosin 30%,kemudian diekstraksi kembali menggunakanasam fosfat 5%, untuk menghindari pengaruhdari unsur-unsur lain yang terdapat dalam

Dalam penyiapan cuplikan digunakanperalatan gelas labu ukur, pipet gondok,corong pemisah dan pemanas listrik, danuntuk pengukuran digunakanspektrofluorimeter merk: Perkin Elmer.

304

ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi IImiah Daur Bahan Bakar Nuk/ir VP27BDU dan P2BGN -BA TAN Jakarta, 22 Pebruari 2000

CARA KERJA Larutan siap untuk di ukur intensitasnya

A 2. Persiapan larutan standarLarutan standar uranium dibuat dalamtabu ukur 5 ml, dengan konsentrasimasing-masing 1 ppm; 3 ppm; 5 ppm,sebagai pelarut digunakan dengan asamfosfat 5% tanda batasIntensitas fluoresen dari masing-masingstandar dan larutan diukur pada panjanggel om bang 494 nm.

Penentuan panjang gelombang fluoresendari uranium fosfatLarutan standar uranium 5 ppm dibuatdalam labu ukur 5ml, denganmenggunakan menambahkan asamfosfat 5% sebagai pelarut.Intensitas fluoresensi larutan standaruranium tersebut diukur denganmenyapu panjang gel om bang emisi dari400 nm sampai dengan 600 nm padapanjang gelombang eksitasi 258 nm,sehingga didapat panjang gel om bangmaksimum.

0

B.

Penentuan batas pengukuran alatluminesenLarutan standar uranium dibuat dalamlabu ukur 5 ml dengan kosentrasimasing-masing 0 ppb; 100 ppb; 300 ppb;500 ppb; 1 ppm; 3 ppm; 5 ppm; 7ppm;10 ppm dan sebagai pelarutnya masing-masing larutan ditambahi dengan asamfosfat 5 % hingga tanda batas.Intensitas fluorisensi dari masing-masinglarutan diukur pada panjang gelombangmaksimum yaitu 494 nm.

Penentuan intensitas larutan sam peldengan cara adisi5 ml larutan sam pel ke dalam 5 buahlabu ukur 10 ml, ditambahkan ke dalamlabu ukur masing-masing larutan uraniumstandar dengan konsentrasi 0 ppm;0,3 ppm; 0,5 ppm; 1 ppm; 3 ppm,diencerkan dengan asam fosfat 5 %hingga tanda batas.Intensitas fluoresen dari masing-masinglarutan diukur pada panjang gel om bang494 nm

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengukuran kandungan uranium dalamlarutan dengan cara fluoresensic. Penentuan intensitas larutan sampel

dengan cara ekstraksi

1. Persia pan larutan sam pel25 ml larutan sam pel dimasukan dalamcorong pemisah, kemudian ditambahkan5 ml TBP -kerasin 30% kocok selama ~2 men it, didiamkan, kemudian dipisahkanantara fasa organik (Iarutan A) dan fasaair. Ke dalam larutan fasa airditambahkan 5 ml larutan TBP-kerosin30% kocok selama + 2 men it didiamkan,kemudian dipisahkan fasa organik(Iarutan B). Larutan A dan larutan Bdisatukan, ditambahkan 5 ml larutanasam fosfat 5% kocok ~_2 menitdidiamkan, dipisahkan kembali larutantersebut fase air ditampung dalam gelaspiala. Ke dalam fase organikditambahkan 5 ml asam fosfat 5 %,kocok selama ~2 menit didiamkan,dipisahkan larutan tersebut fasa airdisatukan ke dalam gelas piala. Larutanfasa air di dalam gelas piala dipanaskanhingga larutan organik yang terikut didalam fasa air menguap, kemudianlarutan fasa air tersebut dimasukan kedalam labu ukur 10 ml dan ditepatkandengan asam fosfat hingga tanda batas .

Sinar fluoresen dari uranium fosfatmempunyai puncak fluoresen pada panjanggelombang 494 nm, 520 nm, 538 nm,565 nm, berdasarkan puncak fluoresen yangdiperoleh seperti yang ditunjukan dalamgambar 1, maka pengukuran selanjutnyadidasarkan pada penentuan intensitas pad apanjang gelombang 494 nm

Pad a pengukuran uranium dengankonsentrasi uranium dalam larutan lebihbesar dari 5 ppm, memberikan penurunanemisi dari eksitasi elektron uranil fosfat, halini disebabkan terjadinya penyerapan sinartereksitasi oleh molekul-molekul dalamlarutan cuplikan. Sedangkan batas bawahpengukuran larutan uranium ini terjadi padakonsentrasi uranium 0,01 ppm. Adapunhubungan antara konsentrasi terhadapintensitas sinar yang diukur dari larutancuplikan konsentrasi uranium antara 0,01ppm hingga 5 ppm menunjukan linier, Tabel1. Maka untuk pengukuran uranium denganmetode ini akan memberikan hasil yangakurat bila konsentrasi uranium dalamcuplikan antara 0,01 ppm -5 ppm sepertiterlihat pad a gambar 2.

305305

ISSN 1410-1998

Tabel1. Data hasil batas pengukuran alat

Luminesen.

Intensitas fluorsen uranium fosfatsangat dipengaruhi adanya unsur-unsurpengotor dalam cuplikan [3J. Oleh sebab itu

pengaruh-pengaruh keadaan cuplikantersebut dapat dikurangi denganmenggunakan metode ekstraksimenggunakan ekstraktan TBP 30% dalamkerasin [4J. Pada pengukuran antara cuplikanlarutan standar uranium secara langsung dan

pengukuran cuplikan larutan standar uraniumhasil ekstraksi menunjukan bahwa hasil

pengukuran cuplikan larutan standar hasilekstraksi lebih rendah dari pengukurancuplikan larutan standar uranium secaralangsung.. Perbedaan ini disebabkan olehfaktor efisiensi ekstraksi uranium sepertiditunjukan pad a tabel 2 dan gambar 3.

Tabel 2. Data hasil pengukuran intensitaslarutan standar sebeJum ekstraksidan setelah ekstraksi

K t .Intensitas Intensitas

onsen rag,

t d standar standars an ar sebelum setelah

lppm) ekstraksi ekstraksi

0 I-O,023! 0,000! 1 '0,975 0,927

3 3,129 2,606I" 6,180 14,881

0,020,05

'0,52311,29

Gambar 1. Scanning panjang gel om bangf]uoresen dari uranium fosfat

r-'f

I~.~

306

ISSN 1410-1998 Prosiding Presentasi /lmiah Daur Bahan Bakar Nuklir VP27BDU dan P2BGN -BA TAN Jakarta, 22 Pebruari 2000

dalam larutan cuplikan (standar adisi).Metoda standar tersebut bertujuan untukmenyamakan pengaruh-pengaruh dalamsampel terhadap larutan standar. Padapengujian bahan standar (Iarutan 0,75 ppm,1,25 ppm, 0,35 ppm uranium) denganmetoda ini menunjukkan bahwa pengukurandengan metoda tersebut cukup teliti (tabel 3,gambar 4). Pengukuran di alas memberikanhasil .! 0,76 ppm, 1,26 ppm, 0.36 ppm derajatkesalahan 1,32%. 0,79%, 1,96%.

Tabel 3. Pengukuran intensitas larutanstandar dengan metode adi~\._-

Konsentrasistandar(ppm)

IntensitasI

standar sampel

1.25 ppm

0101216370

1,231,501,762,244,201,26

00,250,51,03,0HASILKoefisienkorelatif

Intensitasstandar

sampel0,75 ppm

i 0,72

10,312,816,837,1

0,76

0,98 0,99

Intensitasstandarsampel0,35 ppm0,370,580,851,3313,31l.Q~§Z-

I 0,99

4.54 .075 PIXn

3.5 .125 PIXn~ 6035 PIXn

~ 3in.; 2.5~ 2Q)C-1.5

1

0,5

0 j~~ ,~.:."

Kandungan uranium pad a limbah cair

dapat dihitung dengan menggunakanpersamaan linear (y = a x + b) yang didapat

dari pengukuran deret standar prosesektraksi, dengan TBP kerosin 30%. Daripengukuran tersebut diperoleh kandunganuranium dalam limbah untuk tangki 2752sekitar 0,66 ppm sedangkan untuk tangki2753 sekitar 1,03 ppm. Sedangkan padapengukuran limbah cair dengan metoda adisidiperoleh hasil untuk kandungan uraniumlimbah tangki 2752 sekitar 0,64 ppm dantangki 2753 sekitar 0,93 ppm (tabel 6)

Tabel 6. Kandungan uranium dalam limbahcair

1 1,5 2

Konsenlrasi U adisi (ppm)0,5 2.5 3 3,5

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari percobaan diatas menunjukanbahwa penentuan uranium menggunakanfluorimeter mempunyai batas pengukuran0,01-5 ppm. Pengukuran dengan metodestandar eksternal yang didahului denganekstraksi akan memberikan hasil yangmendekati sarna dengan menggunakanmetoda standar internal, yaitu 0,66 ppm dan0,64 ppm untuk uranium yang terdapat dalamtangki 2752 sedangkan untuk uranium yangterkandung dalam tangki 2753 yaitu1,03 ppm dan 0,93 ppm.

Gambar 4. Pengukuran intensitas larutanstandar dengan metode adisi

Dari pengukuran dengan keduametode di alas memberikan hasil kandunganuranium dalam limbah relatif sarna sepertiterlihat pada tabel 4 dan tabel 5.

Tabel 4. Data hasil pengukuran sampellimbah uranium dengan caraekstraksi

Konsentrasi U , Intensitas

.Standard 0 ppm (blank)Standard 1 ppmStandard 3 ppmStandard 5 ppmSam pel tangki 2752Sampel tangki 2753

DAFTARPUSTAKA

RENDEL, D., Fluorescence andPhosphorescence Spektroscopy, JohnWiley and Sons, (1988).

[1].

I Persamaan qaris : Y = 2,8124 X -1,1664

307307

Prosiding Presentasi IImiah Daur Bahan Bakar Nuklir VP2TBDU dan P2BGN -BA TAN Jakalta, 22 Pebruari 2000 ISSN 1410-1998

(2]

[3].

tersebut mana yang lebih ekonomis danpraktis.

Noviarty.Jika ditinjau dari segi praktis dan

ekonomis, tentu dengan carapenambahan standar adisi karena kitatidak perlu mengekstraksi sam pel terlebihdahulu. Akan tetapi jika kita dapat

menghitung faktor efisiensi ekstraksitentu akan lebih ekonomis menggunakancara ekstraksi.

(4].

YOUNG, J.E., and DEASON, P.T.,Determination of Uranium in PlutoniumSolutions by Laser, Sevannah RixerPlant, (1988) 41- 47.YUSUF NAMPIRA, DIAN ANGRAINI,SITI AMINI, Pengaruh Ion Pengotor

pada Penentuan Uranium secaraFluorimetri, Prosiding Presentasi IImiahDaur Bahan Bakar Nuklir PEBN-

BATAN, (1996) 19-23.GHERSINI, G., Stationary Phases inExtraction Chromatography, Jorunal of

Chromatography Library, vol.2,Elsevier Scientific Publishing

Company, (1975) 68-133.

TANYAJAWAB

Asminar.Pada abstrak dijelaskan bahwa pada

analisis Uranium dalam limbah cair

menggunakan dua metode yaituekstraksi dengan TBP-kerosen danpenambahan standar. dari kedua cara

Suzie D..Pada gambar 2 terfihat batas pengukuran

kandungan U lebih besar dari 5 ppmmengalami penurunan intensitas,mengapa hal in; bisa terjadi?

Noviarty.Karena terjadinya penyerapan sinar

tereksitasi oleh molekul-molekul dalamfarutan cuplikan, sehingga kompleks dariUranium fosfat mengalami kejenuhan.

308