PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

PENGGUNAAN SPEKTROFOTOMETER HP 8452 A UNTUKMENENTUKAN KADAR OZON PRODUKSI OZONIZER SEDANG

DAN KECIL

Farida Ernawati, Budi SetiawanPTAPB - BATAN, Yogyakarta

ABSTRAK

PENGGUNAAN SPEKTROFOTOMETER HP 8452 A UNTUK MENENTUKAN

KADAR OZON PRODUKSI OZONIZER SEDANG DAN KECIL. Tujuannya adalahuntuk menentukan kadar ozon produksi ozonizer sedang dan kecil menggunakanspektrofotometer HP 8452 A. Telah dilakukan penentuan kadar ozon menggunakanspektrofotometer HP 8452 A. Ozon yang dihasilkan dari ozonizer sedang dan kecilditentukan kadamya menggunakan Spektrofotometer HP 8452 A. Ozon direaksikandengan kalium iodida. sehingga dihasilkan iodine yang berwama kuning, kemudiandiamati serapannya. Iodine mempunyai serapan optimum pada panjang gelombang352 nm, waktu kestabilan kompleks optimum pada 10 - 30 menit. Dengan variasistandar iodine antara 5 sampai dengan 25 J1mol, diperoleh kurva standar denganpersamaan Y = 0,0291 X - 0,0278, R = 0,9987. Dengan menggunakan kurva kalibrasilinier didapat hasil sebagai berikut : Ozonizer sedang menghasilkan ozon (0,33 ±0,01) mgram/detik, ozonizer kecil (0,18 ± 0,04) mgram/detik. Ozonizer sedangmemerlukan masukan listrik 50 watt, sedangkan ozonizer kecil memerlukan masukanlistrik 10 watt.

ABSTRACT

HP 8452 A SPECTROPHOTOMETER FOR OZON DETERMINA TION OF OZONCONCENTRA TION FROM MIDLE AND SMALL OZONIZER PRODUCT.Determination ozon concentration by HP 8452 A spectrophotometer. KI were reactedwith ozon which produced iodine yellow coloured and absorbance has been known.Iodine has 352 nm wave length, optimum time complex stability at 10 - 30 minute.Calibration standard concentration of iodine among 5 up to 25 J1mol, describedequation Y = 0.0291 X - 0.0278, coeffisien correlation (R) = 0.9987. Ozon mass thatproduced was (0.33 ± 0.01) mgram/second from middle ozonizer, while (0.18 ± 0.04)mgram/second small ozonizer. The middle ozonizer instrument needs 50 wattelectrical input, while for small ozonizer 10 watt input.

PENDAHULUAN

Pencemaran air adalah masuknya makhluk hidup,energi, zat atau komponen lain ke dalam airatau merubah tatanan air oleh kegiatan manusia atauoleh proses alam, sehingga kualitas air turun sampaipada tingkat tertentu yang menyebabkan airmenjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagisesuai dengan peruntukannya.(') Ozon adalah bahanpengoksida yang sangat kuat. Selain itu ozon jugamerupakan desinfektan yang dapat membunuhsemua mikro organisme seperti bakteri, virus, jamurdan sebagainya. Jika dibandingkan dengan klorine,kekuatan ozon sebagai desinfektan bisa diatas 3000kali lebih cepat serta 50% lebih kuat oksidatifnya (2)

Desinfektan digunakan untuk merecluksipathogen pada pengolahan air. Desinfektan tidaksama dengan sterilisasi. Ada tiga kategori pathogensecara umum pada manusia yaitu bakteri, virus, cystamubia. Kegunaan desinfektan harus dapatmenghancurkan ketiganyaY).

Ozon sangat ramah lingkungan karena ozonsebelum atau sesudah bereaksi d~ngan unsur lainakan selalu menghasilkan oksigen (02), Umur parohmolekul ozon sangat singkat, hanya 20 menit didalam air dan 16 jam di udara sebelum menguraimenjadi oksigen. Karena sifat ozon yang sangattidak stabil tersebut, maka ozon tidak dapatdipaketkan ataupun disimpan, sehingga harusdiproduksi di tempat yang membutuhkan.

82 ISSN 1410 - 8178 Farida Ernawati, dkk.

PROSIDING SEMINAR

PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

Pemanfaatan terbesar ozon adalah untuk pemumianair minum, seperti menghilangkan rasa, bau, wama,bahan bermangan atau besi, mengurangi kekeruhanserta membasmi kuman. Aplikasi lainnya adalahdalam produksi air kemasan, pengolahan air limbah,sebagai pemutih, pembersih, serta keperluan laindalam bidang kesehatan, makanan dan pertanian. (4).

Tujuan dari penelitian ini adalah untukmenentukan kadar ozon yang dihasilkan olehozonizer sedang dan ozonizer kecil menggunakanspektrofotometer HP 8452 A. Ozon yang dihasilkanozonizer selain dapat dibuktikan dengan adanya bauyang spesifik(5) juga harus dibuktikan secarakuantitatif menggunakan dengan metodaSpektrofotometri.(6) Ozonizer sedang. adalahozonizer yang memerlukan masukan tenaga listrik50 watt, sedangkan ozonizer kecil memerlukanmasukan tenaga 10 watt. Ozon tidak dapatdianalisis secara langsung, tetapi harus direaksikanterlebih dahulu dengan KI sehingga akan didapat hyang berwama kuning. Konsentrasi ozon ditentukanatas dasar reaksi kimia :

2 KI + H20 + 03 -4 12(kuning) + 2 KOH + 02

Oari persamaan tersebut menunjukkanbahwa I gram molekul Iz dapat dibebaskan oleh Igram molekul 03• Pengamatan dilakukan sebelum30 menit setelah direaksikan, karena waktukestabilan larutan Iz ± 30 menit.(7).

Spektrofotometer HP 8452 A dilengkapidengan detektor diode-array. Spektrofotometer inidapat menginterpretasikan setiap foton yangmengenai fotodiode dan menghasilkan spektrumultratviolet dan sinar tampak dalam waktu kurangdari satu detik. Sistem optik instrumen ini terdiriatas komponen-komponen yaitu deuterium lamp,source lens, shutter, sample compartement,spectrograph lens, slit, hol/ographic grating, dandiode-array<8).

BAHAN TAT A KERJA

Bahan

Cuplikan ozon, Iodine (Iz), Kalium lodida(KI), Kalium dihidrogen phosphate (KHzP04), OiNatrium hydrogen phosphate (NazHzP04), Akuades.

Alat

Spektrofotometer HP 8452 A, Alat-alatgelas, Timbangan analitik.

Cara kerja

I. Pembuatan reagena. Larutan induk Iz 0,025 M.Ditimbang 16 gram KI ditambah 3,173 gram Izdilarutkan dengan aquades hingga volume 500mL.

b. Larutan penyangga / buffer.

Ditimbang 13,61 gram KHzP04 ditambah 14,2gram NazHP04 dan 10 gram KI dilarutkandengan akuades hingga volume 1000 mL.Larutan ini harus disimpan dalam botol yangberwama gelap agar tidak mudah teroksidasi.Sebaiknya larutan ini baru dibuat menjelangdipergunakan (fresh).

2. Pembentukan gas ozon.Pembentukan gas ozon pada ozonizer

plasma dilakukan dengan mengalirkan udaradengan kecepatan alir 2,5 liter / menit melalui celahlucutan dalam tabung lucutan senyap. Selanjutnyaelektroda ozonizer plasma dipasok tegangan tinggidari sumber tegangan bolak-balik sebesar 25 kVsehingga terjadi lucutan mikro pada celah lucutandan udara yang masuk akan berubah menjadi ozonpada lubang keluaran.

3. Optimasi panjang gelombang 12,

a. Oilakukan pengenceran 20 kali, larutaninduk 12 0,025 M dengan cara : dipipet 5 mLlarutan induk, diencerkan dengan aquadesmenjadi 100 mL. Jadi konsentrasi yangdidapat adalah 0,00125 M atau 1250 !lmo!.

b. 1,0 mL larutan tersebut ditepatkan denganlarutan buffer menjadi 50 mL, yang setaradengan 25 !lmol 12, digojog, dibiarkan 15menit.

c. Oiamati serapannya terhadap blankomenggunakan Spektrofotometer HP 8452 A.

4. Optimasi waktu kestabilan kompleks h.a. Oipipet 0,8 mL larutan Iz 1250 !lmol

ditepatkan dengan larutan buffer menjadi 50mL, yang setara dengan 20 !lmol 12, digojog,dibiarkan secara bervariasi : 5, 10, 15, 20,25, 30, 35 dan 40 menit.

b. Oiamati serapannya pada panjanggelombang maksimum terhadap blankomenggunakan Spektrofotometer HP 8452 A.

5. Penentuan kurva standar h.a. Oipipet masing-masing 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 dan

1,0 mL larutan 12 1250 !lmol, ditepatkanmenjadi 50 mL dengan larutan buffer, yangsetara dengan 5, 10, 15, 20 dan 25 !lmol,digojog, dibiarkan bereaksi sesuai denganwaktu kestabilan kompleks hasil optimasi.

b. Diamati serapannya terhadap blanko padapanjang gelombang hasil optimasimenggunakan Spektrofotometer HP 8452 A.

6. Pengukuran produk ozon dengan variasiwaktu lucut dan bidang lucut.a. Diambil 50 mL larutan penyangga / buffer.b. Larutan tersebut dikontakkan dengan pipa

keluaran gas ozon pada tabung ozonizersedang dan kecil waktu beberapa detik,digojog, dibiarkan 10- 30 men it.

Farida Ernawati, dkk. ISSN 1410 - 8178 83

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

serapannya kembali menurun. Atas dasar reaksikimia:

2 KI + H20 + 03 -> 12 (kuning) + 2 KOH + 02.dapat dilihat bahwa pada menit pertama hinggamenit kesepuluh reaksi antara KI dan 03 belumsempurna, sehingga 12 yang dihasilkan juga belumsempurna. Tetapi diatas men it kesepuluh hinggamen it ketigapuluh reaksinya sempurna. Kemudiandiatas menit ketigapuluh warn a kuning mulaiberkurang, ini disebabkan karena sesudah 30 men itpembentukan kompleksnya mulai tidak stabil. Jadiwaktu kestabilan kompleks 12 optimum pada 10 ­30 menit.

Penentuan kurva standar 12

Hasil penentuan kurva standar h sepertitertera pada Gambar 1.

0.8

0.70.6

ffi 0.5f}O.4Q;

en 0.30.2

0.1

o

c. Larutan yang sebelumnya tidak berwarnakemudian berubah warna menjadi kuning.

d. Diamati serapannya terhadap blanko padapanjang gelombang optimum menggunakanSpektrofotometer HP 8452 A.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Optimasi panjang gelombang 12

Penentuan optimasi panjang gelombang hdapat dilihat pada Tabel I.

Tabel I. Optimasi panjang gelombang 12

Paniang gelombang (nm) Serapan320

0,11342324

0,12125328

0,13950332

0,16417336

0,19128340

0,21692344

0,23845348

0,25238352

0,25897356

0,24100360

0,21346364

0,17920368

0,14873372

0,13126

5 10 15 20Konsentrasi (mikro mol)

25

Berdasarkan pengamatan menggunakanSpektrofotometer HP 8452 A diperoleh hasil bahwapad a panjang gelombang 320 nm hingga 348 nmserapan yang dihasilkan semakin naik, sedangkanpada 352 nm serapan 12 mencapai optimum, di ataspanjang gelombang 352 nm serapan menurunkembali. Hal ini disebabkan karena pembentukankompleks di bawah dan di atas panjang gelombang352 nm tidak optimum. Jadi panjang gelombangoptimum 12 adalah 352 nm.

Optimasi waktu kestabilan komple~s 12•

Hasil optimasi waktu kestabilan kompleksh dapat dilihat pad a Tabel 2.

Tabel 2. Optimasi waktu kestabilan kompleks h.Waktu (men it) Serapan

50,69521

100,69432

150,69467

200,69423

250,69406

300,69406

350,69397

400,69380

Dari pengamatan ini serapan pada 5 menitpertama reaksi be\um sempurna, pada men it ke 10 ­30 mencapai kondisi optimum, kemudian

Gambar 1. Kurva standar h.

Dari berbagai optimasi di atas, dibuat kurvastandar yang lurus dengan persamaan Y = 0,0291 X+ 0,0278, R = 0,9987. Semua hasil serapan cuplikandiplotkan dalam kurva standar, dan hasilnya dapatdilihat pada Tabel 3 dan 4.Pengukuran produk ozondari ozonizer sedang

Berdasar reaksi :

2 KI + H20 + 03 -> h (kuning) + 2 KOH + O2

1 Ilmol 03= I Ilmol121 Ilmol h = I x 48 Ilgram

= konsentrasi x 48 Ilgram

= konsentrasi x 48/1000 mgram 1waktu= massa ozon (mgram 1 detik)

Dari perhitungan tersebut prod uk ozon dariozonizer sedang dan kecil (seperti terlihat padaTabel 3 dan 4.

Tabel3. Pengukuran produk ozon dari ozonizersedang

Serapan Konsentrasi Massa ozon352 nm mol m 'ram/detik)0,25305 9,65120 0,3360,25291 9,64639 0,3430,25294 9,64742 0,313

Rata-rata (0,33 ± 0,0 I) mgram/detik

84 ISSN 1410 - 8178 Farida Ernawati, dkk.

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

Pengukuran produk ozon dari ozonizerkecil

I. DARSONO, Vo, Pengantar llmu Lingkungan,Edisi Revisi, Universitas Atma Jaya,Yogyakarta (1995)

2. USADA Wo, SURYADI, AGUS PURWADI,ISYUNIARTO, SUKMAJA YA So, KonstruksiSumber Daya Generator Ozon, ProsidingSeminar Nasional Litdas Iptek, Yogyakarta;P3TM - BAT AN, (2002).

3. BASUKI, K.To, Diktat Pengolahan LimbahIndustri, P3TM BA TAN, Yogyakarta, (2000)

4. KOGELSCHA TZ Uo, Advanced Ozon

Generation in Process Technology for WaterTreatment, Baden, Switzerland; ABBCoorporation Research Ltd, (1999).

5. ENDANG KRISTIARINI, Konstruksi

Mekanik Pembentuk Ozon dan PengukuranProdukny, Skripsi. Fisika, F. MIP A, UniversitasNegeri Yogyakarta, (2002).

6. ISW ANI So, Spektrofotometri Ultra Violet ­Sinar Tampak. Program Pendidikan dan LatihanInstrumentasi Kimia - I, (1981)

7. YEEN WoSo, Construction and Studies ofPlasma Ozonizer, Malaysia; Departemen ofPhysics University of Malaya, (1995 /1996)

8. HEWLET-PACKARD Gmbh, User's GuideHP 8452 A Diode-Array UV-VisSpectrophotometer, HP Part No. 084590008,Jerman, (1993)

TANYA JAWAB

Sri Artiningsih:~ Bagaimana cara menghitung massa ozon yang

dihasilkan ozonizer?

Farida Ernawati:~ Berdasar reaksi:

2KI + H20 + 03 -+ h (kuning)+ 2KOH + O2I f.1 mol h = I f.1 mol 03

= I x 48 f.1 gram 03= konsentrasi x 48 f.1 gram 03= konsentrasi x (4811000) m gramlwaktu= massa Ozon ( m gramlwaktu)

Pengukuran produk ozon dari ozonizerkecil

Serapan352 nm---=0,3 13020,17833

Rata-rata (0,18 ± 0,04) mgram/detik

Waktu

(detik2,562,36

Berdasarkan percobaan ini dapatdisimpulkan bahwa :

I. Produk ozon dapat ditentukan dengan metodaSpektrofotometri, yang dalam penentuan inimenggunakan Spektrofotometer HP 8452 A.

2. Produk ozon ditentukan tidak dapat secaralangsung melainkan harus direaksikan terlebihdahulu dengan KI

3. Didapat panjang gelombang optimum h pada352 nm.

4. Waktu kestabilan kompleks optimum h adalah10- 30 menit.

5. Kurva kalibrasi 12 linier dengan persamaangaris Y = 0,0291 X - 0,0278, R = 0,9987.

6. Menggunakan kurva kalibrasi tersebut (1II),maka prod uk ozon dari ozonizer sedang danozonizer kecil dapat ditentukan.

7. Massa ozon yang dihasilkan oleh ozonizersedang adalah (0,33 ± 0,01) mgram/detik,sedangkan ozonizer kecil adalah (0,18 ± 0,04)mgram/detik.

8. Dari kedua ozonizer dapat disimpulkan bahwaozonizer sedang dapat menghasilkan ozonlebih besar dibanding ozonizer kecil, pada tiapdetiknya.

Tabel4.

Farida Ernawati, dkk. ISSN 1410 - 8178 85