Post on 10-Mar-2019
Hasil Hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ISSN 0854 - 5561
KUALIFIKASI ALAT SPEKTROMETER UV-Vis UNTUK PENENTUANURANIUM DAN BESI DALAM -U30S --
Syamsul Fatimah , Yanlinastuti, Yoskasih
ABSTRAK
KUALlFIKASI ALAT SPEKTROMETER UV-VIS UNTUK PENENTUAN KONSENTRASI URANIUM
DAN BESI DALAM U3 Os . Telah dilakukan kualifikasi alat spektrometer UV-Vis untuk penentuan
konsentrasi uranium dan besi dalam U30a menggunakan pengomplek ammonium tiosianat. Menurut
sistem mutu pengujian SNI 17025 setiap alat uji sebelum digunakan harus dikalibrasi dan dikualifikasi
agar diketahui rentang kemampuan pengukurannya. Kalibrasi alat dilakukan dengan bahan standarHolmium Filter sedangkan kualifikasi dilakukan dengan penentuan variasi konsentrasi senyawa
amonium tiosianat, penentuan kestabilan dari amonium tiosianat dan penentuan daerah kerja serta
linieritas. Dari hasil kalibrasi diperoleh panjang gelombang yang memberikan absorbans maksimum
pada 360,53 nm. Pada sertifikat manual operasi alat dipersyaratkan panjang gelombangnya 360,8:!:
0,3, sehingga alat dapat berf1lngsi dengan baik. Dari hasil kualifikasi ternyata konsentrasi amonium
yang optimum pada 0,1 M, kestabilan amonium tiosianat dengan bertambahnya waktu akanmenurunkan absorbansi, sehingga pengukuran absorbansi harus langsung dilakukan setelah terbentuk
senyawa kompleks. Daerah kerja untuk uranium adalah antara 0,82 pp sampai kurang dari 30 ppm,
sedangkan daerah kerja untuk besi adalah antara 0,16 ppm sampai dengan 10 ppm. Simpangan untuk
uranium adalah 0,109 % dan simpangan untuk besi adalah 0,284 % serta akurasi dari uranium adalah
94,6 % dan besi adalah 94,99 %. Dengan hasil analisa diatas maka alat spektrometer UV-VIS
dinyatakan telc:h terkualifikasi.
PENDAHULUAN
Didalam bahan bakar nuklir selain
mengandung uranium juga mengandung
beberapa impuritas. Salah satunya imfuritas
adalah unsur besi yang tidak boleh melebihi
batas ambang didalam bahan bakar nuklir yang
diizinkan, karena memungkinkan unsur besi
tersebut mudah mengalami korosi terhadapbahan bakar. Korosi dalam bahan bakar akan
menurunkan unjuk kerja bahan bakar karena
dapat merusak meat (daging) bahan bakar
keluar dari kelongsongnya, sehingga
menyebabkan air pendingin dalam reaktorterkontaminasi.
Dalam usaha untuk mengetahui
besarnya kandungan uranium dan impuritas Fe
diladalam bahan bakar maka perlu dilakukan
analisis terhadap unsur tersebut. Salah satu alat
spektrofotometer yang dapat digunakan untuk
menganalisa kandungan unsur uranium dan Fedidalam bahan bakar adaiah alat UV-VIS. Dalam
usaha untuk memperoleh hasil analisis
kandungan unsur uranium dan Fe dalam bahan
182
bakar yang akurat menggunakan UV-VIS,
harus menggunakan metode yang valid
sehingga dapat memberikan data hasil analisis
yang akurat. Karena penggunaan metoda yang
valid dapat meningkatkan kepercayaan terhadap
hasil pengukuran. Metoda yang digunakan untuk
analisis uranium dan impuritas besi dalam U30a
adalah metoda uji dari NBL (New Brunswick
Laboratory ).11] Untuk mendapatkan hasil analisis
uranium dan Fe yang akurat ada beberapa
faktor teknis yang dapat berpengaruh, antara
lain adalah unjuk kerja, daerah linieritas kerja
,metoda yang digunakan, personil dan peralatanyang harus terkalibrasi serta terkualifikasi.
Kalibrasi dilakukan dengan menggunakan
standar holmium filter dengan tujuan untuk
mengetahui kondisi alat apakah berfungsidengan baik[21. Setelah diketahui kondisi alat
baik, kemudian dilakukan kalibrasi lanjutan
menggunakan metode yang valid terhadapstandar uranium dan standar besi. Dari hasil
kalibrasi diperoleh hubungan antara kosentrasi
dengan absorbansi. Besaran absorbansi dan
ISSN 0854 - 5561 Hasil Hasil Penelitian EBN Tahun 2005
METODELOGI PENELITIAN
Alat : Spektrometer UV - Vis Lamda 15,
alat, Standard uranium dan standar Besi
dengan konsentrasi 10.000 ppm, Standar U30e
sebagai sampel, TBP/OK 70 %Ammonium tiosianat, Asam klorida dan Asam
tatrat.
Tata KerjaA. Kalibrasi dengan holmium filter untuk
mengetahui kondisi alat.Holmium filter dimasukkan kedalam sam pelcell holder, di scan panjang gelombangpada MiniMax 320,0 I 400,0 setelahdidapatkan panjang gelombang optimummaka set panjang gelombang pada alatMiniMax 355/365, cek grafik apakahpanjang gelombangnya 360,8 ± 0,3 nm[3].
B. Kalibrasi dengan uranium standard an Festandar untuk mengetahui hubunganantara kosentrasi dengan absorbansikemudian dievalusi untuk memperolehbatas daerah linearitas kerja, persamaanregresi, dan koefisien regresi
C. Preparasi sampel
Sampel U30a ditimbang seberat 0,5042 9
kemudian dilarutkan dalam HN03 dan air
dengan perbandingan 1: 1. Setelah larut
diekstraksi dengan TBP 10K 70 % sampai
tiga kali pengulangan. Uranium yang terikat
dalam TBP/OK diencerkan hingga volume
100 ml dan fasa air yang mengandungimfuritas Fe dimasukan kedalam labu 25
ml.untuk siap dianalisis kosentrasinya.D. Kualifikasi Alat
1. Penentuan konsentrasi uranium dalam
U30aBuat deret standar uranium dengankonsentrasi : 0 ppm, 2 ppm, 6 ppm, 10ppm, 14 ppm, 20 ppm, 6 ppm, 30 ppmkedalam labu ukur 25 ml. Terhadapmasing-masing standar uraniumtambahkan asam tatrat 0,5 ml danlarutan kromogenik 1 C ml (campuranasam askorbat, larutan glycol danamonium tiosianat) lalu diencerkandengan air demin hingga tanda batas.Tentukan panjang gelombang optimumdengan mengambil salah satu dari deretstandar, setelah didapatkan panjanggelombang maksimum maka dapatditentukan absorbansi dan kosentrasi
kosentrasi kemudian dievaluasi sehingga
diperoleh batas daerah linearitas kerja,
persamaan regresi, dan koefisien regresi.
Setelah diperoleh batas daerah linearitas kerja,
persamaan regresi, dan koefisien regresi
kemudian dilakukan kualifikasi alat. Tujuan dari
kualifikasi ini adalah untuk mengetahui batas
kemampuan alat spektrometri UV-Vis untuk
digunakan sebagai alat analisa terhadap unsur
uranium dan besi (III) dengan pengompleksamonium tiosianat. Dari data hasil kualifikasi
alat kemudian dievaluasi untuk menghitung
besaran akurasi, presisi dan besar
penyimpangan dari pengukuran.
PRINSIP ALA T UV-Vis
Spektrometri UV-Vis adalah salah satu
metoda analisis yang berdasarkan pada
penurunan intensitas cahaya yang diserap oleh
suatu media. Berdasarkan penurunan intensitas
cahaya yang diserap oleh suatu media
tergantung pad a tebal tipisnya media dan
konsentrasi warna spesies yang ada pada
media tersebut. Spektrometri visible umumnya
disebut kalori, olel1 karena itu pembentukan
warna pad a metoda ini sangat menentukan
ketelitian hasil yang diperoleh. Pembentukan
warna dilakukan dengan cara penambahan
pengompleks yang selektif terhadap unsur yangditentukan13] Pada penelitian Inl dipilih
pengomplek ammonium tiosianat karena
pengomplek ini bereaksi cepat dengan uranium
dan besi, membentuk senyawa kompleks dari
uraniumsianat (kuning muda) dan besisianat
yang bewarna merah terang" Sehingga dapat
diketahui konsentrasi dari uranium dan besi (III)
tersebut. Beberapa parameter yang
berpengaruh dalam penentuan unsur uranium
dan besi dengan metoda spektrometri UV - Vis
diantaranya pH larutan, waktu (akan
mempengaruhi kestabilan warna), dan
konsentrasi pengompleks Analisis dilakukan
dengan 7 kali pengulangan. Kemudian dilakukan
evaluasi untuk mengetahui penyimpangan
pengukuran serta ketidakpastian pengukuran.
Dari hasil ini akan diperoleh metoda dan alat
septrometer UV-Vis yang terkualifikasi.
183
Bahan Holmium filter untuk mengkalibrasi
Hasil Hasil PeneHtian EBN Tahun 2005
dari masing-masing standar danabsorbansi dari larutan sampel.
2. Penentuan konsentrasi besi dalam U30S
Buat deret standar besi pada
konsentrasi: 0 ppm, 2 ppm, 4 ppm, 6
ppm, 8 ppm, 10 ppm kedalam labu ukur
25 ml. Pad a mas:ng-masing standarbesi ditambahkan 1 ml asam klorida
1:1 lalu ditambahkan larutan amonium
tioianat 2 ml. Tentukan panjanggelombang yang optimum pada salahsatu deret satandar besi. Setelah
didapatkan panjang gelombangoptimum maka ditentukan absorbansi
dari masing-masing standar besi dan
juga tentukan absorbansi dari larutan
sam pel.
HASIL DAN PEMBAHASANA. KALIBRASI DENGAN HOLMIUM FIL TER
Dari hasil percobaan yang dilakukan
sebanyak 5 kali pengulangan didapatkan hasil
sera pan maksimum dari holmium filter pada
panjang gelombang 360,53 nm, seperti yang
dituangkan pada tabel-1 dan Gambar-1.
Sedangkan menurut pustaka13] panjang
gelombang maksimum holmium filter adalah
360,8 nm ± 0,3 nm. Dengan demikian hasil
kalibrasi ini menunjukan bahwa panjang
gelombang maksimum holmium filter telah
memenuhi kriteria manual operasi alat sehingga
alat dapat dinyatakan dalam kondisi baik untuk
digunakan. Dari table-1 , terlihat bahwa kondisi
alat setiap minggu stabil dan alat dalam keadaan
berfungsi dengan baik.
B. ANALISIS TERHADAP URANIUM
Penentuan daerah kerja untuk uranium.Dalam penentucm daerah linearitas
kerja terhadap uranium dilakukan anal isis
terhadap blanko dan uranium standar dengan
berbagai kosentrasi menggunakan pengomplekslarutan amonium tiosianat. Dari hasil analisis
diperoleh hubungan antara variasi kosentrasi
standar uranium dengan absorbansi, kemudiandievaluasi untuk menentukan daerah linearitas
kerja dari uranium seperti yang dituangkan padaTabel-2 dan Gambar-2. Dari tabel 2 terlihat
ISSN 0854 - 5561
bahwa daerah linearitas kerja untuk uranium
dengan senyawa kompleks 8 M terdapat pada
daerah konsentrasi 0,82 ppm sampai dibawah
konsentrasi 30 ppm dengan persamaan regresi
y= 0,037 x- 0.0165, R2 = 0,9941 pada panjanggelombang 314,0 nm.
Besar konsentrasi uranium dalam U3 Os dengan
absorban 0,491 adalah 15 ppm, dengan
efesiensi striping uranium dengan HN03 0,5 N
dipanaskan pada suhu 65°C sampai 70°C. Pada literratur NUKEM "Document Contract Nukem
BATAN" West Jerman GmBH, Hanau ( 1982)
kemampuan striping adalah 83 % maka konsentrasi uranium didalam U3Os adalah 94,6 %.
C. ANALISIS TERHADAP BESI1. Penentuan Konsentrasi Senyawa
Kompleks ( NH4SCN ) untuk besiPada penentuan konsentrasi optimum
senyawa komplek amonium tiosianat dilakukan
untuk mengetahui kosentrasi amonium tiosianat
yang memberikan hasil absorbansi yang optmal. Optimasi kosentrasi ini dilakukan pada dua titik
konsentrasi terhadap larutan besi (III) yaitu
pada konsentrasi 5 ppm dan 10 ppm pada
panjang gelombang 468,9 nm. Hasil optimasi
penggunaan pengomplek amonium tiosianat
dituangkan pada Tabel-2 dan Gambar-2Dari tabel 2. dan Gambar-2 , terlihat bahwa
konsentrasi amonium tiosianat yang mem
punyai puncak absorbansi tertinggi adalah
amonium tiosianat yang berkonsentrasi
0,1 M dengan panjang gelombang 468,9 nm,
karena ion besi dapat membentuk senyawa
komplek besitiosianat dengan sempurna. Se
dangkan konsentrasi NH4SCN dibawah mau
pun diatas 0,1 M absorbansinya mengalami
penurunan karena pembentukan senyawa
kompleknya tidak sempurna ( maksimum )
dapat dilihat pada Gambar 2.2. Penentuan Panjang Gelombang
Optimum Untuk Ion Besi.Gambar 3 adalah scaning panjang
gelombang dari senyawa kompleks besi pada
konsentrasi 2 ppm; 4 ppm; 6 ppm; 8 ppm dan
10 ppm, sehingga dapat diketahui panjang
gelombang optimumnya adalah 468,9 nm.3. Penentuan Batas Konsentrasi daerah
kerja besi
184
ISSN 0854 - 5561
Dari tabel 3 terlihat bahwa daerah
.kerja untuk penentuan besi dengan senyawa
pengompleks amonium tiosianat, limit deteksi
berada pada konsentrasi Fe = 0,16 ppm sampai
10 ppm, jika konsentrasi 12 ppm maka
mempunyai absorbansi melebihi dari 1,
sehingga puncak absorbansi akan mendatar.
Konsentrasi Besi dalam U30a pada absorbansi0,387 maka konsentrasi besi adalah 101,63
ppm, persen simpangannya adalah 0,284 %
serta persen akurasi adalah 94,99 %
KESIMPULAN
Dari analisa kualifikasi pengukuran
unsur uranium dan besi menggunakan pe-
ngomplek amonium tiosianat dengan
Spektrometer UV - Vis dapat disimpulkan
bahwa alat spektrometer UV - Vis dalam
keadaan berfungsi baik, kondisi optimum
amonium tiosianat untuk unsur besi adalah pad a
konsentrasi 0,1 M pada panjang gelombang
468,9 nm, setelah terbentuknya senyawa
komplek besisianat dan uraniumsianat maka
pada hari yang sama juga harus diukur
absorbansinya. Daerah kerja untuk penentuan
unsur besi adalah antara 0,16 sampai 10 ppm
dan daerah kerja untuk unsur uranium adalah
i85
Hasil Hasil Penelitian EBN Tahun 2005
antara 0,82 ppm sampai kurang dari 30 ppm.
Simpangan untuk uranium adalah 0,10.9.% danuntuk unsur besi 0,284 % serta akurasi untukuranium adalah 87.71 % dan untuk besi adalah
94,99 %. Dengan hasil analisa diatas maka alat
spektrometer UV-Vis dinyatakan telahterkualifikasi.
DAFTAR PUSTAKA.
[1]. CLEMENT J RODDEN, .. Analysis of
Esential Nuclear Reaktor Material ", New
Brunswick Laboratory U.S Atomic EnergyCommissien , 1964 .
[2]. PERKIN ELMER & Co Gmbh, " Manual
Operation UV-VIS Spentrometer", Lamda
15, April 1992.
[3]. A.1. VOGEL AND G.H. JEFFRY,''Vogel'sTextbook of Quantitative Chemical
Analysis", London, Longman Science and
Technology, 1989.
[4]. NUKEM, " Document Contract Nukem
BATAN " West Jerman GmBH, Hanau
(1982)
Hasil Hasil Penelitian EBN Tahun 2005
Tabel-1: Data Panjang gelombang Holmium Filter
ISSN 0854 - 5561
Minggu panjang Gelombang ( /..=nm )Rata-Rata
1
2345( /.. )
I360,5360,5360,5360,4360,4360,53
II
360,6360,6360,6360,5360,5360,57
III
360,6360,6360,6360,6360,5360,58
IV
360,4360,5360,5360,4360,4360,51
V
360,6360,6360,6360,6360,5360,52
VI
360,6360,6360,6360,5360,5360,53
VII
360,6360,5360,6360,6360,5360,53
panjang gelombang P~)
Gambar-I: Kurva Kalibrasi Oari Holmium Filter
Tabel-2: Daerah Linearitas Kerja untuk Uranium
U Std AbsorbansiRerataSO% RSO
(ppm) 1
234567
Blanko
0.0150.0150.0150.0140.0140.0130.0130.0140.00096.362
2
0.0660.0660.0660.0660.0660.0660.0660.0660.00000.000
6
0.1910.1910.1910.1910.1910.1910.1910.1910.00000.000
10
0.3290.3290.3290.3290.3280.3280.3280.3290.00050.163
14
0.4580.4570.4580.4570.4580.4570.4580.4580.00050.117
20
0.7670.7640.7640.7640.7640.7640.7630.7640.00120.164
26
0.8740.8750.8750.8740.8740.8750.8750.8750.00050.061
30
1.1021.1021.1011.1001.1061.1011.1011.1020.00190.177
Sam pel Uranium
0.4910.4910.4900.4900.4910.4910.4900.4910.0010.109
Dalam U30S
186
ISSN 0854 - 5561
Kurva Kalibrasi Uraniu
Hasil Hasil Penelitian EBN Tahun 2005
y = 0.0371x - 0.016
R = 0.0041
II)t:co.cI-oII).c
c::(
1.21
0.80.60.40.2-
o-0.2.
~ntras (ppm)
Gambar-2: Kurva Linierita Kerja dari uranium
Tabel-2: Variasi konsentrasi amonium tiosianat terhadap absorbansi
Konsentrasi Konsentrasi KonsentrasiKonsentrasi
Fe ( ppm )
NH4SCNAbsorbansiFe ( ppm )NH4SCNAbsorbansi
(Molar)
(Molar )-10
0,030,14050,030,06210
0,050,23350,050,1010
0,10,92550,10,36910
0,20,76550,20,32210
0,30,62550,30,281
I0.90.80.7'"
0.6J:J
... 0.5:;; J:J
0.4~ 0.30.20.100
0.\ O.~ 0.3Konsentrasi (Molar)
0.4
---+-Fe 10 ppm
___ Fe 5 ppm
Gambar-2: Hubungan konsentrasi NH4 SCN dengan absorbansi
187
Hasil Hasil Penelitian EBN Tahun 2005
.O'ERnN-ELMER LAMBDA 15 UII/1I15SPECTROF'HOTOMETER
"'ERKIN-ELMERLAMBDA 15 UII/IIISSPECTROPHUTOMETERDATE 04-1)7-15 11:24METHOD SCAN/MANUAL
ISSN 0854 - 5561
SAMF'LE CYCLE]0:23j(J:37
ABSCISSA+ 46A.l NM+ 469.1 NH
ORDINATEO.93::"{, A(1.715 A
Gambar-3: Scanning Panjallg Gelombang Optimun Untuk Besi
Tabel-3: Oaerah linearitas kerja untuk besi pada panjang gelombang 468,9 nm,
Konsentrasi AbsorbansiKonsentrasi Fe% Kesalahan
Fe ( ppm )
terukur
Blank
0,002 --
0,50,033 0,5377,4
1,0
0,076 1,0232,3
2,0
0,158 1,9502,5
4,0
0,340 4,0060,15
6,0
0,518 6,0'170,28
8,0
0,682 7,8701,6
10,0
0,870 10,0850,85
12,0
1,04812,0050,04
188 3
ISSN 0854 - 5561 Hasil Hasil Penelitian EBN Tahun 2005
Tabel-4: Hasil Pengukuran standar besi spek dan sample besi dalam U30a
Konsen ABSORBANSI
Trasi Fe
ReretaSDRSD
(ppm)
1234567 (%)Blank
0,0020,0020,0020,0020,0020,0020,0020,0020,0000,0002
0,1620,1620,1620,1620,1610,1610,1610,1620,0020,3094
0,3790,3790,3780,3780,3770.3770,3770,3780,0010,2386
0,5560,5550,5550,5550,5540,5540,5530,5550,0010,1758
0,7400,7390,7390,7390,7380,7380,7370,7390,0010,13110
0,9300,9300,9300,9300,9290,9290,9290,9300,0010,057
SplFe
0,3880,3870,3870,3880,3870,3850,3860,3870,0010,284,.
I
I .I 1 .I
I 0.8.
I·~ 0.6.'co
I 1: 0.4oII) 02.c .« 0
-0.2 .
y = 0.0936x - 0.0078 ]R2 = 0.9992 - ,
Konsentrasi (ppm)
Gambar-4: kurva linieritas ion besi (III)
189