1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Benzene, Toluene, dan Xylene (BTX) merupakan senyawa yang banyak

atau biasa ditemukan pada tanah dan air tanah yang tercemar oleh bensin, atau

produk-produk minyak bumi lainnya (Chang et al, 1992). BTX telah menjadi

fokus pada beberapa studi tentang bioremidiasi dan biodegradasi karena sifatnya

yang merusak lingkungan (Crawford dan Crawford, 1996). Ada dua alasan yang

mendasari studi tentang BTX. Alasan pertama, seringkali terjadi organisme yang

ada di air tercemar oleh minyak bumi. Hal ini disebabkan karena lebih besarnya

daya larut BTX dalam air dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon yang lain.

Alasan kedua, benzene merupakan senyawa karsinogenik sedangkan toluene dan

xylene walaupun secara umum bukan senyawa karsinogen tetapi harus ada pada

level rendah dalam air minum dan air untuk kebutuhan sehari-hari karena

ketoksikannya (Krumholz et al., 1996).

Kromatografi adalah cara pemisahan campuran yang didasarkan atas

perbedaan distribusi dari komponen campuran tersebut. Terdapat dua fase pada

kromatografi, yaitu fase diam (stationary) dan fase bergerak (mobile). Fase diam

dapat berupa zat padat atau zat cair, sedangkan fase bergerak dapat berupa zat cair

atau gas. Dalam kromatografi fase bergerak dapat berupa gas atau zat cair dan

fase diam dapat berupa zat padat atau zat cair.

Banyak jenis kromatografi, salah satunya adalah kromatografi gas, yang

merupakan metode kromatografi pertama yang dikembangkan pada zaman

instrumen dan elektronika. Kromatografi gas dapat dipakai untuk setiap campuran

dimana semua komponennya mempunyai tekanan uap yang berarti, suhu tekanan

uap yang dipakai untuk proses pemisahan. Tekanan uap memungkinkan

komponen menguap dan bergerak bersama-sama dengan fase gerak yang berupa

gas.

Kromatografi gas merupakan metode yang tepat dan cepat untuk

memisahkan campuran yang sangat rumit. Waktu yang dibutuhkan beragam,

2

mulai dari beberapa detik untuk campuran yang sederhana sampai berjam-jam

untuk campuran yang mengandung 500-1000 komponen.

Kromatografi gas sendiri terdiri dari 2 yaitu kromatografi gas cairan

dengan mekanisme pemisahan partisi, teknik kolom dan nama alat GLC dan

kromatografi gas padat dengan mekanisme pemisahan absorbsi, teknik kolom dan

nama alat GSC. Namun GSC jarang digunakan sehingga pada umumnya yang

disebut dengan GC saat ini adalah GLC. Pada prinsipnya pemisahan dalam GC

adalah disebabkan oleh perbedaan dalam kemampuan distribusi analit diantara

fase gerak dan fase diam di dalam kolom pada kecepatan dan waktu yang berbeda.

1.2. Tujuan

Tujuan dari praktikum ini adalah mengidentifikasi dan menentukan kadar

BTX dengan menggunakan teknik kromatografi gas.

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Teori Dasar Kromatografi Gas

Kromatografi Gas adalah metode kromatografi pertama yang

dikembangkan pada jaman instrument dan elektronika yang telah merevolusikan

keilmuan selama lebih dari 30 tahun. Sekarang KG dipakai secara rutin di

sebagian besar laboratorium industri dan perguruan tinggi. KG dapat dipakai

untuk setiap campuran yang komponennya atau akan lebih baik lagi jika semua

komponennya mempunyai tekanan uap yang berarti pada suhu yang dipakai untuk

pemisahan (Widjaya 2009).

Dalam kromatografi gas, fase bergeraknya adalah gas dan zat terlarut

terpisah sebagai uap. Pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas

bergerak dan fase diam berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah

menguap) yang terikat pada zat padat penunjangnya.

Ada beberapa kelebihan kromatografi gas, diantaranya kita dapat

menggunakan kolom lebih panjang untuk menghasilkan efisiensi pemisahan yang

tinggi. Gas dan uap mempunyai viskositas yang rendah, demikian juga

kesetimbangan partisi antara gas dan cairan berlangsung cepat, sehingga analisis

relatif cepat dan sensitifitasnya tinggi. Fase gas dibandingkan sebagian besar fase

cair tidak bersifat reaktif terhadap fase diam dan zat-zat terlarut. Kelemahannya

adalah teknik ini terbatas untuk zat yang mudah menguap.

Kromatografi gas merupakan metode yang tepat dan cepat untuk

memisahkan campuran yang sangat rumit. Waktu yang dibutuhkan beragam,

mulai dari beberapa detik untuk campuran sederhana sampai berjam-jam untuk

campuran yang mengandung 500-1000 komponen. Komponen campuran dapat

diidentifikasikan dengan menggunakan waktu tambat (waktu retensi) yang khas

pada kondisi yang tepat. Waktu tambat ialah waktu yang menunjukkan berapa

lama suatu senyawa tertahan dalam kolom.waktu tambat diukur dari jejak pencatat

pada kromatogram dan serupa dengan volume tambat dalam KCKT dan Rf dalam

KLT. Dengan kalibrasi yang patut, banyaknya (kuantitas) komponen campuran

dapat pula diukur secara teliti. kekurangan utama KG adalah bahwa ia tidak

4

mudah dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah besar. Pemisahan pada

tingkat mg mudah dilakukan, pemisahan campuran pada tingkat g mungkin

dilakukan; tetapi pemisahan dalam tingkat pon atau ton sukar dilakukan kecuali

jika tidak ada metode lain.

Proses kromatografi dalam alat KG dimulai dengan menyuntikkan sample

ke dalam kolom. Mula-mula komponen-komponen di dalam kolom diuapkan,

kemudian dielusi oleh gas pembawa untuk melalui kolom. Perbedaan laju migrasi

masing-masing komponen dalam kolom disebabkan oleh perbedaan titik didih dan

interaksi masing-masing komponen dengan fasa stasioner. Pendeteksian saat

keluar dari kolom dilakukan berdasarkan perubahan sifat fisika aliran gas yang

disebabkan adanya komponen yang dikandungnya. Sifat fisika tersebut, misalnya

daya hantar panas, absorpsi radiasi elektromagnetik, indeks refraksi, derajat

terinduksi ion, dsb. Untuk analisa kualitatif, komponen-komponen yang terelusi

dikenali dari nilai waktu retensi, TR. TR analit dibandingkan dengan TR standar

pada kondisi operasi alat yang sama. Sedangkan untuk analisa kuantitatif,

penentuan kadar atau jumlah analit dilakukan dengan membandingkan luas

puncak analit dengan luas puncak standar. Efisiensi kolom ditentukan berdasarkan

jumlah pelat teori (N) dalam kolom, melalui persamaan : N = 16 x (TR / WB)2 ,

dengan TR = waktu retensi dan WB = lebar dasar puncak.

2.2. Prinsip Kerja

Kromatografi gas mempunyai prinsip yang sama dengan kromatografi

lainnya, tapi memiliki beberapa perbedaan misalnya proses pemisahan campuran

dilakukan antara stasionary fase cair dan gas fase gerak dan pada oven temperur

gas dapat dikontrol sedangkan pada kromatografi kolom hanya pada tahap fase

cair dan temperatur tidak dimiliki.

Secara rinci prinsip kromatografi adalah udara dilewatkan melalui nyala

hydrogen (hydrogen flame) selanjutnya uap organik tersebut akan terionisasi dan 

menginduksi terjadinya aliran listrik pada detektor, kuantitas aliran listrik

sebanding dengan ion.

2.3. Rancangan Kromatografi Gas

Kromatografi gas terdiri dari beberapa alat diantaranya :

5

1. Fase Mobil (Gas Pembawa).

Fase mobil (gas pembawa) dipasok dari tanki melalui pengaturan

pengurangan tekanan. Kemudian membawa cuplikan langsung ke dalam

kolom. Jika hal ini terjadi, cuplikan tidak menyebar sebelum proses

pemisahan. Cara ini cocok untuk cuplikan yang mudah menyerap.

Gas pembawa ini harus bersifat inert dan harus sangat murni. Seringkali

gas pembawa ini harus disaring untuk menahan debu uap air dan oksigen. Gas

sering digunakan adalah N2, H2 He dan Ar.

2. Sistem Injeksi Sampel

Sampel dimasukkan ke dalam aliran gas, jika sampel berupa cairan harus

diencerkan terlebih dahulu dalam bentuk larutan. Injeksi sampel dapat

diambil dengan karet silicon ke dalam oven, banyak sampel + 0,1-10 ml.

3. Kolom

Fungsi kolom merupakan ”jantung” kromatografi gas dimana terjadi

pemisahan komponen-komponen cuplikan kolom terbuat dari baja tahan

karat, nikel, kaca. Merupakan jantung kromatografi, dimana pemisahan

komponen cuplikan terjadi yang berwujud puncak-puncak yang disebut

kromatogram. Faktor yang berkaitan dengan keterpisahan puncak

kromatografi adalah keefisienan kolom dan keefisienan pelarut.

Ada dua tipe kolom :

a. Kolom Partisi, berisi bahan padat inert menyangga lapisan tipis cairan,

disebut Chromatography Gas Cair (GLC).

b. Kolom  Adsorbsi, berisi partikel penyerap yang umumnya digunakan

untuk analisa gas permanen dan hydrokarbon rendah, biasa disebut

Chromatography Gas Padat (GSC).     

4. Detektor

Fungsi detektor untuk memonitor gas pembawa yang keluar dari kolom

dan merespon perubahan komposisi yang terelusi. Merupakan suatu gawai

yang menunjukan dan mengukur banyaknya komponen yang terpisah dalam

gas pembawa. Suhu detektor harus panas agar cuplikan tak mengembun.

Pelebaran puncak dan menghilangnya puncak komponen merupakan ciri khas

6

terjadinya pengembunan. Seluruh detektor ditutup dalam oven yang lebih

panas dibanding dengan temperatur kolom. Hal itu menghentikan kondensasi

dalam detektor (pada FID).

5. Pencatat (Recorder)

Fungsi recorder sebagai alat untuk mencetak hasil percobaan pada sebuah

kertas yang hasilnya disebut kromatogram (kumpulan puncak grafik).

7

BAB III

METODE PRAKTIKUM

1.1. Alat dan Bahan

Beberapa peralatan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah :

1. Penjerap arang aktif

2. Pompa sampling udara

3. Kromatografi gas dengan detektor FID

4. Pipet

5. Flow meter terkalibrasi

Beberapa bahan yang digunakan antara lain:

1. Standar BTX

2. CS2

3. Gas Nitrogen

4. Hidrogen

5. Udara tekan

1.2. Prosedur Analisis

1.2.1. Pengambilan Sampel

a). Aktive Sampler

Tabung penjerap dibuka kedua ujungnya dan dihubungkan dengan

pompa vakum

Tabung penjerap diletakkan dalam kondisi vertikal selama

sampling

Flow, waktu dan atau volume udara diukur secara akurat. Sampel

diambil dengan flow rate 1L/menit atau kurang. Volume sampel

yang diambil sebaiknya dilakukan sesuai dengan threshold limit

value.

b). Diffuser Sampler

Penjerap ditempatkan sesuai dengan maksud dan tujuan monitoring

(apakah untuk evaluasi worker exposure level, evaluasi hight

exposure periode selama hari kerja, evaluasi control measure

8

seperti ventilasi, scerening kelompok kerja dalam mengidentifikasi

kelompok resiko tinggi, dll).

Sampling dilakukan pada saat shift kerja maksimal.

Lama dan kecepatan sampling disesuaikan dengan kapasitas

penjerap yang digunakan dan parameter yang dianalisis. Misalnya

jika menggunakan produk 3M 3500/3510 atau 3520/3530 dapat

mengacu ke Technical Data Bulletin Organic Vapor Monitor

Sampling & Analysis.

3.2.2. Analisis kadar BTX

a). Desorpsi Sampel (Active Sampler)

Tabung penjerap yang telah berisi sampel dipindahkan ke dalam

botol kecil dan ditambahkan 1 ml CS2.

Waktu desorpsi jangan melebihi 3 jam.

Aliquot disimpan dalam wadah tertutup dan secepatnya

diinjeksikan ke alat kromatografi gas.

b). Desorpsi Sampel (Diffusive Sampler)

Penjerap (monitor) yang telah berisi sampel dibuka dan

ditambahkan 1,5 ml CS2 melalui center port.

Monitor port segera ditutup, dikocok kuat selama 30 menit, dan

eluen didekantasi pada vial 2 ml yang tertutup.

Eluen siap diinjeksikan ke alat kromatografi gas.

c). Injeksi ke Alat Kromatografi Gas

Alat Kromatografi Gas dinyalakan dan diatur kondisi analisis

seperti berikut :

1. Kolom : Fused Silica Capilary Column, 007 methyl 5% phenyl

silicone.

2. Dimensi kolom : L= 60 M, Ø dalam 0,25 mm, ID 0,25 µm, film

thickness.

3. Suhu kolom : awal 600ºC selama 5 menit; akhir 100ºC selama 3

menit; kenaikan suhu 5ºC/menit.

4. Suhu detektor : 200ºC

5. Gas pembawa : Nitrogen

9

6. Rasio split : 1/80

7. Volume injeksi : 1µL

8. Linier velocity : 20

9. Detector : FID

3.2.3 Perhitungan

a) Penentuan Bobot Kontaminan (W)

W = Area kontaminanarea standar

× Konsentrasi Standar ×Volume desorpsi

b) Penentuan Konsentrasi

C (mg /m3)= WF x t

atau

C ( ppm)=W x Br x t

atau

¿

Area SampelArea Standar

xKonsentrasi Std ( μgml ) x( T

298 )x 1000

F ( lm )x t (menit)

10

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Analisis Kromatografi Gas

Hasil dari analisis kromatografi gas yang pertama diperoleh data area

standar BTX berdasarakan retensi waktunya. Terdapat empat jenis senyawa dalam

standar yang diukur yaitu CS2, Benzene, Toluene, Xylene. Area standar BTX

berdasarkan retensi waktunya tersaji dalam tabel 1 dan gambar 1 menunjukkan

grafik hasil pengukuran kromatografi gas untuk area standar.

Tabel 1. Area standar BTX berdasarkan retensi waktunya

No. Retensi Waktu Area Standar Nama Senyawa

1. 5,373 369910 CS2

2. 6,116 113334 Benzene3. 7,438 122443 Toluene4. 9,440 2926 Xylene5. 9,635 141577 Xylene6. 10,318 2335 Xylene

Total 752525

11

Gambar 1. Grafik hasil pengukuran kromatografi gas untuk area standar BTX

Hasil dari pengukuran pada sampel BTX diperoleh grafik serta data

mengenai waktu retensi dan area dari sampel yang diukur. Untuk mengidentifikasi

jenis senyawa dari sampel yang diuji yaitu dengan melihat dan membandingkan

pada tabel hasil pengukuran area standar BTX. Selanjutnya dilakukan

penghitungan konsentrasi pada setiap senyawa BTX yang telah teridentifikasi.

Hasil pengukuran terhadap sampel tersaji pada gambar 2.

Gambar 2. Grafik hasil pengukuran kromatografi gas untuk area sampel BTX.

Penghitungan konsentrasi BTX dari dari hasil sampel :

1. Benzene

Diketahui :

12

Area Sampel : 79293

Area Standar : 113334

Konsentrasi Standar : 850 µg/ml

Flow rate (F) : 1 l/menit

Volume desorbsi : 1 ml

T : 300C jadi dalam kelvin : 300C +273 = 303 0K

suhu kamar 250C jadi dalam 0K : 250C + 273 = 298 0K

Sampling rate :35,5 cc/min

Recovery Coefisien (r) = 0,97

t = 30 menit

¿

Area SampelArea Standar

xKonsentrasi Std ( μgml ) x( T

298 )x 1000

F ( lm )x t (menit)

¿

79293113334

x 850( μgml ) x ( 303

298 ) x1000

1 ( lm) x30 (menit)

=20155 ,74 µg /m3

= 20,156 mg/m3

2. Toluene

Diketahui :

Area Sampel 1 : 389354

Area Sampel 2 : 758145

Area Standar : 122443

Konsentrasi standar Toluen : 920 µg/ml

Recovery Coefisien (r) = 1,01

t = 30 menit

Sampling rate : 27,3 cc/min

Flou rate (F) = 1 L/menit

B= 8,45

13

¿

389354+758145122443

x 920( μgml ) x ( 303

298 ) x1000

1 ( l /menit ) x 30(menit )

¿292220 , 9 µg /m3

= 292,221 mg/m3

3. Xylene

Diketahui

Area standar 1: 2926

Area standar 2 : 141577

Area standar 3 : 2335

Area sampel : 3471

Konsentrasi standar : 1140 µg/ml

¿

Area SampelArea Standar

xKonsentrasi( μgml ) x ( T

298 ) x1000

F ( lm ) x t (menit)

¿

34712926+141577+2335

x 1140( μgml )x ( 303

298 ) x1000

1( lm )x 30(menit )

¿913,33 µg/ m3

= 0,913 mg/m3

4.2 Pembahasan

Standar konsentrasi baku mutu bahan berbahaya dan beracun (B3) di udara

diatur oleh Badan Standardisasi Nasional (BSN) dalam SNI 19-1232-2005 yang

menjelaskan tentang Nilai Ambang Batas (NAB) Zat Kimia di Udara Tempat

Bekerja. Standar tersebut mengacu pada Surat Edaran Menteri Tenaga Kerja

Nomor: SE-01/MEN/1997 tentang Nilai Ambang Batas faktor kimia di udara

lingkungan kerja. Standar tersebut ditentukan untuk mengantisipasi efek negatif

dari zat kimia BTX yang kemungkinan terjadi di tempat kerja dan perlu dilakukan

14

untuk pencegahan dan perlindungan terhadap keselamatan serta kesehatan tenaga

kerja.

Kadar konsentrasi senyawa BTX berdasarkan hasil pengukuran pada

sampel dengan alat kromatografi gas yaitu Benzene memiliki konsentrasi 20,156

mg/m3, Toluene 292,221 mg/m3, dan Xylene 0,913 mg/m3. Nilai ambang batas di

udara tempat kerja untuk senyawa Benzene adalah 32 mg/m3 atau 10 ppm,

Teoluene sebesar 188 mg/m3 atau 50 ppm, sedangkan Xylene 434 mg/m3 atau 100

ppm. Perbandingan konsentrasi hasil uji BTX dengan baku mutu tersaji dalam

tabel 2.

Tabel 2. Kadar konsentrasi senyawa BTX dan baku mutunya

No. Nama Senyawa Konsentrasi (mg/m3) Baku Mutu (mg/m3)1. Benzene 20,156 32

2. Toluene 292,221 1883. Xylene 0,913 434

Nilai konsentrasi Benzene berada di bawah standar baku mutu, sehingga

masuk dalam kategori aman. Untuk Tolune nilai konsentrasinya berada di atas

baku mutu, sehingga kondisi ini sangat membahayakan bagi para pekerja. Untuk

Xylene nilai konsentrasinya jauh berada di bawah baku mutu, hal ini sangat aman

bagi para pekerja.

Secara umum senyawa Benzene masih berada di bawah standar baku

mutu, namun konsentrasinya mendekati baku mutu. Efek toksik Benzene pada

konsentrasi yang sangat tinggi melalui inhalasi atau dosis oral yang besar,

mengakibatkan depresi sistem susunan syaraf dan dapat berakibat kematian. Pada

tingkat permulaan Benzene terutama berpengaruh terhadap susunan syaraf pusat.

Tanda-tanda utamanya adalah : perasaan mengantuk, pusing, sakit kepala, vertigo,

dan kehilangan kesadaran. 

Pada pemajanan akut tingkat sedang dapat menyebabkan sindrom

prenarkosis yang khas, yaitu sakit kepala, perasaan pusing atau mabuk, dan

kadang-kadang mengalami iritasi ringan pada saluran napas dan cerna. Pemajanan

akut dengan konsentrasi tinggi dapat menyebabkan sesak napas, euforia,

tinitus, dan anestesia yang dalam. Bila tidak segera ditolong, dapat terjadi

kegagalan pernafasan dan kejang. Efek toksik yang paling berarti pada paparan

15

benzena adalah kerusakan sumsum tulang yang terjadi secara laten dan sering

ireversibel, mungkin disebabkan oleh metabolit benzena epoksida. Sebagai

akibatnya menimbulkan kerusakan genetik dari DNA pada perkembangan tunas-

tunas sel dalam tulang rawan, meningkatkan pertumbuhan myeloblast (precursor

sel-sel darah putih) dan penurunan jumlah hitung sel darah merah dan platelet. 

Paparan benzena dalam waktu lama juga dapat menyebabkan kanker pada organ

pembuat darah, kondisi ini disebut leukemia.

Kondisi konsentrasi Toluene yang berada diatas baku mutu sangat

bernahaya bagi kesehatan para pekerja. Toluena merupakan zat cair membias,

tanpa warna, berbau khas dan terbakar dengan nyala berasap. Toluene bersifat non

polar. Toluene tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik seperti

dietil eter, karbon tetra klorida atau heksana.

Toluene merupakan polutan organik yang beracun. Toluene atau

persenyawaan toluene yang masuk ke dalam tubuh akan ikut dalam proses

metabolisme tubuh. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan peredaran darah,

sistem pernapasan tidak berfungsi normal, iritasi pada mata, pusing, tidak sadar

dan kejang-kejang. Efek negatif dari toluena secara lebih rinci diuraikan dalam

tabel 3 dibawah ini:

Tabel 3. Efek Toluene dalam Tubuhppm Efek Setelah Terakumulasi Dalam Tubuh 8 jam

100 ppm Sakit kepala, pusing, kelelahan, mengantuk

200 ppm Koordinasi lemah, kesadaran menurun

600 ppm Mengantuk, kontrol emosi kurang

800 ppm Gelisah, otot lemah, insomnia beberapa hari

> 10.000 ppm Kehilangan kesadaran, merusak jantung, mati

                                     Sumber : Department of Health and Human Service, 2009

Nilai konsentrasi Toluene dari sample yang diuji yaitu 292,221 mg/m3, jika berdasarkan tabel 3 maka efek dari Toluene setelah terakumulasi dalam tubuh selama 8 jam akan mengakibatkan sakit kepala, pusing, kelelahan, dan mengantuk.

16

17

BAB V

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa nilai

konsentrasi Benzene Toluene Xylene dari sampel yang diuji pada praktikum kali

ini sebesar 20,156 mg/m3, 292,221 mg/m3 , 0,913 mg/m3. Konsentrasi Toluene

melebihi nilai ambang batas, sedangkan konsentrasi Benzene dan Xylene berada

di bawah nilai ambang batas. Efek dari Toluene setelah terakumulasi dalam tubuh

selama 8 jam akan mengakibatkan sakit kepala, pusing, kelelahan, dan

mengantuk.

18

DAFTAR PUSTAKA

Chang MK, TC Voice, dan CS Criddle. 1993. Kinetics of Competitif Inhibition and Cometabolism in the Biodegradation of Benzene, Toluene, and Xylene by Two Pseudomonas Isolates. Biotechnology and Bioengineering. Pp 1057-1065.

Crawford RL dan DL Crawford. 1996. Bioremediation : Principles and Applications. Cambridge University Press.

Krumholz LR, EC Matthew, dan MS Joseph. 1996. Biodegradation of BTEX Hydrocarbon Under Anaerobic Conditions. Di dalam Crawford RL dan DL Crawford. Bioremediation : Principles and Applications. Cambridge University Press.

Widjaya P. 2009. Pemisahan dan Penentuan Komponen Organik dengan Kromatografi Gas. Laporan Paraktikum Kimia Analitik. Bandung : Program Studi Kimia FMIPA ITB.

Wiryawan, Adam. Dkk. 2007. Kimia Analitik. Malang : Departemen Pendidikan Nasional