PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

PREPARASI DAN PENENTUAN LOGAM BERAT Cu, Cr, DAN MnDALAM CUPLIKAN LIMBAH PERCETAKAN DENGAN l\ffiTODE

SPEKTROl\ffiTRI SERAPAN ATOM.

Samiardjo, Y. WasitoPustek Akselerator dan Proses Bahan-BATAN Yogyakarta

ABSTRAK

PREPARASI DAN PENENTUAN LOGAM BERA T Cu, Cr, DAN Mn DALAMCUPLIKAN LlMBAH PERCETAKAN DENGAN METODE SPEKTROMETRISERAPAN ATOM. Telah dilakukan preparasi dan penentuan kadar logam berat Cu,Cr, dan Mn da/am cuplikan limbah percetakan dengan metode nya/a spektrometriserapan atom. Preparasi cuplikan limbah percetakan dilakukan dengan cara destruksimenggunakan pelarut asam nitrat dan asam perkhlorat, sedangkan penentuan kadarunsur ditentukan dengan metode kurva kalibrasi standar. Kondisi optimum analisisunsur Cu, Cr, dan Mn diperoleh dengan mengukur serapan unsur yang optimum padapanjang gelombang yang maksimum masing-masing unsur pada perubahan aruslampu, lebar celah, laju alir cuplikan, laju alir udara dan asetilen, dan tinggi pembakar.Kalibrasi a/at uji SSA menggunakan larutan Cu 2 ppm menunjukkan kepekaan dansensitivitas masing-masing 0,021 ppm dan 0,350 % lebih rendah dari persyaratanacuan ASTM 0,04 ppm dan 1,0 %. Diperoleh kadar Cu, Cr, dan Mn da/am cuplikanlimbah percetakan masing-masing Cu 0,042 Jig/ml, Cr 0,144 Jig/ml, dan Mn 0,02Jig/mi. Kadar logam berat yang terdeteksi da/am cuplikan limbah percetakan masih dibawah baku mutu limbah industri yang diijinkan.

ABSTRACT

PREPARATION AND DETERMINATION OF HEAVY METALS SUCH AS Cu, Cr,AND Mn IN PRINTING WASTE SAMPLES BY ATOMIC ABSORPTIONSPECTROMETRY METHOD. The preparation and determination of heavy metalssuch as Cu, Cr, and Mn in printing waste samples has been caried out by flameatomic absorption spectrometry method. The preparation of printing waste sampleswere done by destruction of sample using nitric acid and perchloric acid solvent. Theoptimum condition of analysis of Cu, Cr, and Mn elements were done by measuring ofabsorbance of each element at maximum wavelength at difference of current lamp, slitwidth, sample flow, air flow, acetylene flow, and height of burner. The calibration ofAAS instrument using Cu 2 ppm solution show that the precision and sensitivity valuethat obtained of 0.021 ppm and 0.350 % respectively less than ASTM references suchas 0.04 ppm and 1 % respectively. The content of Cu, Cr, and Mn elements in printingwastes sample were obtained Cu 0.042 Jig/ml, Cr O. 144 Jig/ml, and Mn 0.02 Jig/mlrespectively. The content of heavy metals element of printing wastes is still lower thanthe content limit of threshold values.

PENDAHULUAN

Logam berat mempunyai berat jenis lebih besardari 5 g/cm3, dan nom or atom antara 22 dan 92,terletak dalam periode tiga sampai tujuh dalamsusunan berkala unsur kimia. Unsur yang termasuklogam berat adalah besi, timah hitam, kadmium,

tembaga, mangaan, dan lain-Iain{'}.. Beberapa jenisunsur logam berat diperlukan dalam proses kimiatertentu dalam suatu industri, jenis logam beratlainnya terikut masuk sebagai pengotor dalambahan baku maupun bahan pendukung.

Pada industri percetakan, limbahdikelompokkan menjadi 2 (dua) kelompok masing-

Samiardjo, dkk. ISSN 1410 - 8178 245

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

TATA KERJA

Masing-masing larutan campuran diukurserapannya pada kondisi analisis yang optimumuntuk masing-masing unsur.

Laboratorium Kimia Ana]itik PTAPB, cuplikanlimbah percetakan yang diperoleh di DaerahIstimewa Yogyakarta.

Penelitian dilakukan dengan menggunakanseperangkat alat spektrometer serapan atom AA 300P yang dilengkapi dengan GTA-96 dan PSC 56buatan Varian, Australia, peralatan dari gelas (Iabutakar 10 ml, gelas beker ukuran 25 ml), effendorfukuran 10-100 fll, dan 250-1000 fll, dan komporpemanas.

43004100390037003500

0,100,200,300,400,50

0,100,200,300,400,50

Tabel 2. Pembuatan larutan standar Cr

Kons Cr

Vol. CrVol HN03Vol air50

m IN ul

2,00

200 ul500 ul4300 u\

4,00

400 ul500 ul4]00 ul

6,00

600 ul500 ul3900 ul

8,00

800 ul500 ul3700 ul

10,00

1000 ul500 ul3500 ul

Kondisi optimum analisis unsur-unsur Cu.Cr. dan Mn.

Kondisi optimum analisis unsur-unsur Cu,Cr, dan Mn diperoleh dengan pengamatan serapanyang optimum pada panjang gelombang maksimummasing-masing unsur pada setiap perubahan aruslampu, lebar celah, laju alir contoh uji, laju alirudara, laju alir asetilen, dan tinggi pembakar,sedangkan konsentrasi larutan yang diamati masing­masing 5 ppm.

Pembuatan kurva kalibrasi unsur Cu. Cr.dan Mn

Oibuat 5 buah larutan campuran Cu, danMn konsentrasi 5 ppm, HN03 I N dan akuabidessedemikian rupa sehingga konsentrasi HN03 tetap0,1 N. sedangkan konsentrasi Cu, dan Mn bervariasi0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 ppm. Konsentrasi Crbervariasi Cr 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 ppm, sepertidisajikan pada Tabel I dan Tabel 2 sebagai berikut:

Tabel I. Pembuatan larutan standar Cu dan Mn

Kons. Vol.Cu Vol Vol.HN03 Vol airCu 5 ppm Mn I N (ul)

u] 5 ul

100 100 ul 500200 200 ul 500300 300 ul 500400 400 ul 500500 500 ul 500

masing limbah padat berasal dari potongan kertasdan kaleng bekas tinta, dan limbah cair berasal darisisa-sisa tinta yang mengandung zat pewarna, hasilproses pencucian film, dan pencucian alat. Zatpewarna yang ada di dalam tinta pada prosespercetakan ini mengandung senyawa kimia yangbersifat racun seperti senyawa Hg, Cr, Pb dalambentuk PbCr04, dan kadmium, sehingga limbahyang dihasilkan akan mengaodung logam berattersebut. Unsur logam berat melalui proses tertentudi lingkungan akan tersebar luas dan terakumulasidalam tanah, sedimen, air dan biota. Oi lingkungan,bahan pencemar yang berasal dari logam beratmerupakan bahan berbahaya karena bahan tersebutsukar mengalami degradasi(2). Pada konsentrasitertentu, beberapa logam berat berguna bagitumbuhan, hewan, maupun manusia. Misalnyalogam berat besi, seng, tembaga, dan kobalt. Namundemikian, sebagian besar logam berat bersifattoksis. Oi dalam tubuh hewan dan manusia logamberat akan terikat pada protein pengikat logam,misalnya metalotionin, sistein, dan hemoglobin.Protein tersebut akan mentransfer logam ke organ­organ tubuh, sehingga akan terjadi akumulasi logamberat pada bagian organ tertentu(3).

Pada industri percetakan seringmenggunakan bahan aditif yang ditambahkan untukmenghasilkan warna yang sesuai, bahan aditif yangditambahkan mengandung logam berat yangberbahaya, sehingga limbah yang dihasilkan akanmengandung logam berat. Limbah yang dihasilkanpad a industri percetakan masih belum ditanganisecara sempurna, sehingga masih menimbulkanpermasalahan lingkungan apabila limbahpercetakan tersebut langsung dibuang kelingkungan. Untuk mendapatkan data hasil analisislogam berat yang terdapat dalam limbah percetakansebelum dibuang ke lingkungan, diperlukan metodeanalisis yang mampu mendeteksi kadar logam beratdalam limbah tersebut. Salah satu metode analisis

yang dapat digunakan adalah metode nyala serapanatom dengan kelebihan antara lain mempunyaikepekaan tinggi, mudah, sederhana, dan cuplikanyang dibutuhkan sedikit. Tujuan penelitian iniada\ah untuk mengetahui kelayakan alat uji SSA,dan memperoleh data kadar unsur Cu, Cr, dan Mndalam cup]ikan limbah percetakan.

BAHAN DAN TATA KERJA

Bahan

Oalam penelitian ini digunakan larutanspektrosol kuprum nitrat, dan mangaan nitrat,masing-masing buatan BOH yang mempunyaikadar unsur Cu, dan Mn 1000 !lg/ml, larutan titrisolchromium nitrat, HN03 pekat, dan HCL04 pekatmasing-masing buatan Merck, akuabides buatan

246 ISSN 1410 - 8178 Samiardjo, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi.

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kondisi optimum analisis masing-masingunsur diperoleh dengan mengukur serapan yangoptimum pada panjang gelombang maksimummasing-masing unsur pada setiap perubahan lajualir udara dan asetilen, arus lampu, lebar celah, lajualir contoh uji, dan tinggi pembakar. Data kondisioptimum masing-masing unsur disajikan pada Tabel3 sebagai berikut :

Tabel 3.

Preparasi cuplikan

Cuplikan limbah percetakan denganvolume 25 ml dipanaskan di atas kompor pemanas,sampai diperoleh volume cuplikan ± 5 m!.Ditambahkan 4 ml asam nitrat pekat dan 10 mlakuabides, kemudian dipanaskan kembali di ataskompor pemanas sampai hampir kering.Ditambahkan lagi 10 ml akuabides, dan dilakukansecara berulang sampai diperoleh cuplikanberbentuk gel. Cuplikan berbentuk gel ditambahkan5 ml akuabides dan disaring, kemudian hasilpenyaringan ditampung ke dalam labu takar 10 ml,ditepatkan volume menjadi 10 ml denganpenambahan akuabides sampai batas tanda.

Analisis kadar Cu, Cr, dan Mn dalamcuplikan

Analisis kadar unsur Cu, Cr, dan Mn dalamcuplikan dan ditentukan dengan metode kurvakalibrasi standar, yaitu dengan mengukur serapancuplikan, kemudian serapan yang diperolehdiintrapolasikan ke dalam kurva standar masing­masing unsur sehingga diperoleh konsentrasi regresimasing-masing unsur. Kadar unsur Cu, Cr, dan Mndalam cuplikan ditentukan dengan menggunakanrumus :

Gambar I. Kurva kalibrasi standar Cr.

12

Cr

2 4 6 8 10Konsentrasi Cr (ppm)°

No ParameterCu 2 DDm

1.

Kepekaan, ppm 0,021

Syarat acuan, ppm.

0,040

2.

Presisi, % 0,350

Syarat acuan, %

1,0

Larutan standar unsur Cu, Cr, dan Mnyang dibuat seperti dilakukan pada Tabel I danTabel 2, diukur serapannya pada kondisi analisisyang optimum dari masing-masing unsur.Pembuatan kurva kalibrasi standar dilakukan

dengan membuat kurva kalibrasi antara konsentrasilawan serapan seperti disajikan pada Gambar I,danGambar 2 sebagai berikut:

0,7

0,6

.9,5III~,4

~,30,2

0,1

°

dan AI adalah konsentrasi dan serapan standar Cuyang dipilih, sedangkan sensitivitas (s) alat uji SSAditentukan dengan mengukur serapan larutanstandar Cu 2 ppm dengan 6 kali pengukuran. Dataserapan yang diperoleh, dihitung dengan formula s= (A-B) x 0,40, dengan A = nilai serapan tertinggidan B = nilai serapan terendah. Diperoleh datakepekaan dan sensitivitas alat uji SSA masing­masing 0,021 ppm dan 0,350 % (Tabel 3).Berdasarkan data tersebut, alat uji SSA masih layakdigunakan dengan kepekaan dan sensitivitas yangmasih berada di bawah batas persyaratan kepekaan< 0,040 ppm dan sensitivitas < I% (4).

Tabel4. Data kepekaan dan presisi alat uji AAS

CregresiXP

konsentrasi regresifaktor pengenceran

Kadar

CregresiP

Gambar 2. Kurva kalibrasi standar Cu, dan Mn

Berdasarkan Gambar I dan Gambar 2

diperoleh kurva kalibrasi standar unsur Cu, Cr, danMn yang linier dengan harga regresi linier masing-

Parameter I Cu I Cr I Mn

324,8 357,9 202,65

1010

0,5

0,21,0

13,5

13,513,5

2,50

2,702,20

4,5

4,54,5

13

1514

Kalibrasi alat uji SSA dilakukan denganmenentukan harga kepckaan (S) dengan caramengukur serapan larutan standar Cu 2 ppm dengan 3kali pengukuran. Data serapan yang diperolehdihitung dengan formula S = 0,0044 (CI fAI), CI

0,3

0,25

0,2c:

115Qi

UU,1

0,05

o

o

r = 0,9998Y = 0,559 X + 0,0041

0,5

Samiardjo, dkk. ISSN 1410 - 8178 247

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

KESIMPULAN

Alat uji SSA masih layak digunakansebagai alat uji dengan perolehan kepekaan dansensitivitas berada di bawah acuan.

Dalam cuplikan limbah percetakanterdeteksi unsur-unsur Cu, Cr, dan Mn, dengan

Pada Tabel 5 disajikan data hasil uji unsur­unsur Cu, Cr, dan Mn dalam cuplikan limbahpercetakan. Berdasarkan Tabel 5, dalam cuplikanlimbah percetakan diperoleh kadar unsur yangtertinggi adalah unsur Cr dan kadar unsur terendahMn. Berdasarkan baku mutu limbah cair bagikegiatan industri di Daerah Istimewa Yogyakarta,sesuai Surat Keputusan Gubemur Kepala DaerahIstimewa Yogyakarta No 28 I/KPTS/1998menunjukkan kadar Cu, Cr, dan Mn dalam cuplikanlimbah percetakan masih berada di bawah batasyang diijinkan.

masing mendekati I. Kurva kalibrasi yang diperolehkemudian digunakan untuk menentukan kadarmasing-masing unsur dalam cuplikan, yaitu dengancara mengintrapolasikan serapan cuplikan yangdiperoleh ke dalam masing-masing kurva klibrasistandar unsur, sehingga akan diperoleh konsentrasiregresi masing-masing unsur. Konsentrasi regresiyang diperoleh kemudian dikalikan dengan faktorpengenceran sehingga diperoleh kadar masing­masing unsur dalam cuplikan. Kadar unsur Cu, Cr,dan Mn dalam limbah percetakan disajikan padaTabel 5 sebagai berikut :

Tabel5. Data hasil uji unsur Pb, Fe, Cd, dan Cudalam cuplikan ikan tuna.

Cuplikan IUnsur Serapan Kadar Rerata ± SO NAB(5)m m m

Cu 0,027 0,044 0,042± 0,002 20,025 0,041

Cr I 0,026 0,148 0,144± 0,005 0,50,025 0,141

Mn I 0,025 0,021 0,02± 0,0010,023 0,019

I. PALAR H., Pencemaran dan toksikologi logamberat, Rineka Cipta, Jakarta, 1994.

2. SOERY ADI H., Berbagai segi limbah bahanberbahaya beracun (B3) dan dampaknyaterhadap manusia dan lingkungan, ProsidingSem. Nas. Kimia dan Pembangunan, Bandung,25-26 Nopember 1992.

3. BOWEN H.J.M., The Biochemistry of TraceElements, NA TILS, IAEA, Vienna, p.393-406,1972.

4. Anonim, Pelatihan Kalibrasi Timbangan danAAS, Indocal Laboratori Sistem, pt, Bandung,2002.

5. Anonim, Keputusan Gubemur Kepala DaerahIstimewa Yogyakarta No. 28 I/KPTS/I 998.tentang baku mutu limbah cair bagi kegiatanindustri di Daerah Istimewa Yogyakarta,Yogyakarta, I998.

kadar Cr adalah tertinggi, sedangkan kadar Mnadalah yang paling rendah.

Kadar unsur Cu, Cr, dan Mn dalam limbahpercetakan masih berada di bawah batas ambangyang diijinkan.

DAFT AR PUST AKA

TANYA JAWAB

Purwoto:~ Apakah alasan penggunaan Cu dalam Kalibrasi

AAS, mengapa tidak menggunakan yang lain?

Samiardjo:~ Cu mempunyai potensia/ inonisasi yang

moderat dan tidak mudah terjadi ionisasiparsia/ sehingga Cu /ebih stabi/ daripada yang/ainnya.

2

Limbah

percetakan

248 ISSN 1410 - 8178 Samiardjo, dkk