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