PENGEMBANGAN DAN VALIDASI METODE
PENGUJIAN KADAR SIANIDA DALAM LIMBAH
CAIR SECARA SPEKTROSKOPI UV-Vis
RA ERIKA JULISTIANA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
ABSTRAK
RA ERIKA JULISTIANA. Pengembangan dan Validasi Metode Pengujian Kadar Sianida dalam
Limbah Cair secara Spektroskopi UV-Vis. Dibimbing oleh HENDRA ADIJUWANA dan
AGUSTINA MALINDA.
Pengujian kadar sianida dalam limbah cair merupakan suatu hal yang harus dip enuhi karena senyawaan sianida seringkali digunakan untuk tujuan industri dan keberadaan sianida sangat membahayakan makhluk hidup. Metode pengujian sianida dalam limbah cair menggunakan pereaksi Ninhidrin diperkirakan menghasilkan data yang terpercaya. Dalam hal ini, metode tersebut harus memenuhi syarat penerimaan parameter validasi, yaitu linearitas, batas kelinearan, ketelitian, ketepatan, limit deteksi (LD), limit kuantitasi (LK), selektivitas, dan ketangguhan metode.
Validasi metode pengujian sianida dengan pereaksi ninhidrin mempunyai linearitas yang baik dengan koefisien korelasi sebesar 0. 9968 pada konsentrasi 34.60-76.90 ppb, batas kelinearan dihasilkan bahwa pada konsentrasi sianida 50 ppb masih menunjukkan linearitas yang baik, %RSD yang diperoleh pada penentuan ketelitian sebesar 4.58%, persen perolehan kembali (PK) pada penentuan ketepatan masing-masing pada konsentrasi 34.60, 49.40, dan 76.90 ppb adalah 89.83%, 88.81%, dan 88.33%, LD dan LK diperoleh berturut-turut 0.0967 ppb dan 0.3222 ppb, selektivitas yang diperoleh adalah 0.26%, serta dari ketangguhan metode diperoleh bahwa konsentrasi, waktu, dan matriks berpengaruh dalam pengukuran. Menurut kriteria yang ditetapkan dalam Association
of Official Analytical Chemist, hasil uji parameter-param eter validasi di atas menunjukkan bahwa
metode pengujian kadar sianida secara spektroskopi UV-Vis dapat dikatakan memadai untuk menghasilkan data analisis yang absah.
ABSTRACT
RA ERIKA JULISTIANA. Development and Validation of Cyanide Level Determination in
Liquid Waste Using UV-Vis Spectroscopy. Supervised by HENDRA ADIJUWANA and
AGUSTINA MALINDA.
Determination of cyanide in liquid waste needs to be done because cyanide compounds were oftenly used for industrial purposes and environment ally hazardous. Cyanide determination method in liquid waste by using ninhydrin reagent was expected to produce more reliable data. In this case, the method should fulfill the requirements of validation parameters, such as linearity, limit of linearity, precision, accuration, limit of detection (LOD), limit of quantitation (LOQ), selectivity, and robustness.
Validation of cyanide determination method by using ninhydrin reagent produced good linearity data with coefficient correlation 0.9968 at contentration about 34.60-76.90 ppb, limit of linearity resulted that at contentration 50 ppb, data still show ed good linearity, %RSD on precission test was 4.58%, recovery for accuration test for each 34.60, 49.40, and 76.90 ppb were 89.83%, 88. 81%, and 88.33%, LOD and LOQ were 0.0967 ppb and 0.3222 ppb, selectivity of method was 0.26%, also robbustness of method showed that concentration, time and matrix effect on determination. According to the criteria of Association of Official Analytical Chemist, the result of validation parameters test fro m the determination using UV-Vis spectroscopy showed satisfactory result s.
PENGEMBANGAN DAN VALIDASI METODE
PENGUJIAN KADAR SIANIDA DALAM LIMBAH
CAIR SECARA SPEKTROSKOPI UV-Vis
RA ERIKA JULISTIANA
Skripsi
sebagai salah satu syarat memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Lahat pada tanggal 20 Juli 1985 dari ay ah Adji Supriajasa
dan ibu Mutiah Muchtar. Penulis merupakan putri tunggal.
Tahun 2003 penulis lulus dari SMU Negeri 7 Jakarta dan pada tahun yang sama
lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih
Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia
Dasar pada tahun ajaran 2007/2008, Kimia Anorganik pada tahun 2007/2008 untuk
Program Studi D3 Analisis Kimia. Penulis juga pernah mengikuti Praktik Kerja Lapangan
di Laboratorium Kimia Air, Balai Besar Industri Agro, Bogor selama bulan Juni sampai
Agustus 2007.
PRAKATA
Segala puji syukur kepada Allah SWT selalu penulis ucapkan atas rahmat,
hidayah, dan ridho-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Karya ilmiah
yang berjudul Pengembangan dan Validasi Metode Pengujian Kadar Sianida dalam
Limbah Cair secara Spektroskopi UV- Vis disusun berdasarkan penelitian yang
dilaksanakan mulai bulan Mei sampai dengan Oktober 2008 di Laboratorium Kimia Air,
Balai Besar Industri Agro.
Selama melaksanakan kegiatan penelitian dan menyusun karya ilmiah, penulis
banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis
mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir. Hendra Adijuwana, MST dan Ibu Agustina
Malinda, S.Si atas saran, bimbingan, dan arahan yang telah diberikan kepada penulis
dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan skripsi. Penulis juga mengucapkan terima
kasih yang terdalam kepada Bapak Chaerul Anwar atas bimbingan, arahan, dan sarannya.
Terima kasih tidak lupa diucapkan kepada Kepala Departemen Kimia IPB, Kepala Balai
Besar Industri Agro dan staf pegawai Balai Besar Industri Agro yang telah membantu
penulis. Ucapan terima kasih penulis yang tak terhingga kepada Mama yang selalu
memberikan semangat, mendukung, dan mendoakan penulis .
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat dalam bidang ilmu pengetahuan.
Bogor, Desember 2008
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... vii
PENDAHULUAN ... 1 TINJAUAN PUSTAKA Sianida ... 1 Ninhidrin ... 2 Spektrofotometri... 2 Validasi Metode ... 3
Parameter-P arameter Validasi ... 3
BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan ... 4
Metode Percobaan ... 4
HASIL DAN PEMBAHASAN Pengukuran Panjang Gelombang ... 5
Validasi Metode Pengujian Sianida ... 6
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ... 10
Saran ... 10
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Perolehan batas kelinearan ... 7
2 Hasil uji ketepatan ... 8
3 Hasil uji F pada ketangguhan metode ... 9
4 Hasil uji t pada ketangguhan metode ... 9
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Reaksi asam amino dengan ninhidrin . ... 22. Spektrum absorpsi sianida dengan ninhidrin ... 6
3. Reaksi sianida dengan ninhidrin . ... 6
4. Kurva standar hubungan antara konsentrasi sianida dan absorbans ... 7
5. Hubungan antara konsentrasi sianida dalam kisaran 0-60 ppb dan absorbans ... 7
6. Hubungan antara konsentrasi sianida dalam kisaran 0-55 ppb dan absorbans... 7
7. Hubungan antara konsentrasi sianida dalam kisaran 0-50 ppb dan absorbans ... 8
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Baga n alir percobaan ... 132 Perhitungan linearitas metode pengujian sianida dengan pereaksi ninhidrin... 14
3 Penentuan batas kelinearan metode pengujian sianida dengan pereaksi ninhidrin ... 15
4 Penentuan ketelitian metode pengujian sianida dengan p ereaksi ninhidrin ... 16
5 Penentuan ketepatan metode pengujian sianida dengan pereaksi ninhidrin ... 17
7 LD dan LK metode pengujian sianida dengan pereaksi ninhidrin ... 19
8 Penentuan selektivitas metode pengujian sianida dengan pereaksi ninhidri n ... 20
PENDAHULUAN
Pembuangan limbah berbahaya menjadi persoalan besar, bila air yang dikonsumsi oleh manusia, hewan, dan organisme tercemar limbah yang mengandung senyawa berbahaya. Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan, dan bahaya bagi semua makhluk hidup. Salah satu pencemar yang sangat berbahaya adalah sianida. Sianida berdampak negatif terhadap makhluk hidup, yakni mengganggu fungsi hati, pernap asan, dan menyebabkan kerusakan tulang (Moore 1991). Oleh karena itu, perlu dilakukan analisis kimia oleh suatu badan atau lembaga tertentu untuk menentukan susunan bahan, baik secara kualitatif maupun kuantitatif.
Metode spektrofotometri untuk penentuan sianida jauh lebih baik dibandingkan metode lain, seperti titrimetri, polarografi, fluorometri, dan kromatografi. Metode penentuan sianida umumnya menggunakan spektrofotometri dengan metode piridin-benzidin (Aldridge), metode piridin-pirazolon (Epstein), metode piridin-asam barbiturat (Asmus dan Garschagen), dan metode piridin-p-fenilendiamina (Bark dan Higson). Namun metode-metode tersebut memiliki banyak kekurangan, seperti sifat karsinogenik dari benzidin, tidak stabilnya pereaksi piridin-pirazolon, pembentukan warna yang lamban pada metode piridin-p-fenilendiamina, dan cepat pudarnya warna pada metode piridin -asam barbiturat.
Saat ini, dikembangkan metode penentuan sianida menggunakan ninhidrin sebagai pereaksi dalam suasana basa (Nagaraja et al. 2002). Metode ini melakukan langkah yang mudah dan akurat untuk penentuan sianida menggunakan ninhidrin sebagai reagen yang tunggal dan murah. Metode ini sensitif, umumnya bebas dari gangguan yang berasal dari spesi pengganggu, dan tidak membutuhkan pemanasan atau ekstraksi. (Nagaraja et al 2002).
Metode penelitian yang dilakukan ini merupakan metode yang dikembangkan dari Nagaraja et al (2002) dengan melakukan beberapa modifikasi. Dasar dari metode ini adalah reaksi antara sianida dan ninhidrin dalam suasana basa. Penetapan sianida menggunakan spektrofotometer cahaya tampak double beam. Metode spektrofotometri
UV/Vis sebagai metode analisis yang sederhana dan relatif murah dan sering digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif berbagai jenis senyawa berdasarkan interaksi antara radiasi elektromagnetik dengan materi. Hasil analisis yang akurat dan teliti akan diperoleh apabila metode yang digunakan telah divalidasi.
Validasi merupakan suatu tindakan penilaian terhadap parameter tertentu berdasarkan percobaan laboratorium untuk membuktikan bahwa parameter tersebut memenuhi persyaratan untuk penggunaannya (Harmita 2004). Menurut Levin (2002), validasi dibagi menjadi empat kelas, yaitu kelas A, B, C, dan D. Kelas A digunakan untuk identifikasi suatu senyawa. Kelas B digunakan untuk mendeteksi dan menentukan adanya pengotor. Kelas C dapat menentukan senyawa secara kuantitatif dan kelas D untuk mencari ciri suatu senyawa. Validasi pada penelitian ini tergolong ke dalam kelas C. Validasi metode bermanfaat untuk mengevaluasi unjuk kerja suatu metode analisis, menjamin prosedur analisis yang akurat, menekan sekecil-kecilnya risiko penyimpangan yang timbul, dan menjamin kedapatulangan yang tepat. Suatu metode analisis dikatakan absah jika telah memenuhi syarat penerimaan parameter validasi. Parameter yang dimaksud meliputi linearitas, batas kelinearan, ketelitian, ketepatan, limit deteksi, limit kuantitasi, selektivitas, dan ketangguhan metode.
Penelitian ini bertujuan melakukan pengembangan dan validasi metode pengujian kadar sianida dalam limbah cair secara spekt roskopi UV-Vis. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Kimia Air, Balai Besar Industri Agro, dan berlangsung dari bulan Mei sampai Oktober 2008.
TINJAUAN PUSTAKA
Sianida
Ion renik (trace) adalah ion yang terdapat di perairan dalam jumlah yang sangat sedikit, biasanya dinyatakan dalam satuan nanogram/liter (Haslam 1995). Salah satu ion renik yang berada di perairan adalah sianida (CN-). Sianida merupakan kelompok senyawa anorganik dan organik dengan siano (CN)
sebagai struktur utama. Biasanya, senyawa ini dihasilkan dalam pemrosesan logam. Sianida tersebar luas di perairan dan berada dalam bentuk ion sianida (CN-), hidrogen sianida (HCN), dan metalosianida.
Keberadaan sianida sangat dipengaruhi oleh pH, suhu, oksigen terlarut, salinitas, dan keberadaan ion lain. Sianida mengalami disosiasi seperti yang ditunjukkan dalam persamaan reaksi:
KCN + H2O ? HCN + KOH CN-+H+ Sianida dalam bentuk ion mudah terserap oleh bahan-bahan yang tersuspensi maupun oleh sedimen dasar. Sianida bersifat sangat reaktif. Sianida bebas menunjukkan adanya kadar HCN dan CN-. Pada pH yang lebih kecil dari 8, sianida berada dalam bentuk HCN yang dianggap lebih toksik bagi organisme akuatik daripada CN-.
Sianida yang terdapat di perairan terutama berasal dari limbah industri, misalnya industri pelapisan logam, pertambangan emas, pertambangan perak, industri pupuk, dan industri besi baja. Kadar sianida yang digunakan dalam pertambangan emas dan perak dapat mencapai 250 mg/liter (US-EPA 1988 dalam Moore 1991). Sianida bersifat mudah mengurai dan mudah berikatan dengan ion logam, misalnya tembaga dan besi.
Sianida dapat menghambat pertukaran oksigen pada makhluk hidup. Sianida juga bersifat toksik bagi ikan; kadar sianida 0.2 mg/liter sudah mengakibatkan toksisitas akut bagi ikan. Kadar sianida perairan yang dianjurkan adalah sekitar 0.005 mg/liter (Moore 1991). Menurut WHO, kadar maksimum sianida yang diperkenankan pada air minum adalah 0.1 mg/liter (Moore 1991).
Ninhidrin
Ninhidrin pertama kali ditemukan pada tahun 1910 dan telah ditetapkan sebagai pereaksi yan penting dalam bidang kimia, biokimia, dan ilmu forensik. Ninhidrin digunakan untuk mendeteksi keberadaan asam amino selama lebih dari 50 tahun. Ninhidrin dikenal sebagai triketohidridena, atau 2,2-dihidroksi-1,3-indanedion.
Reaksi ninhidrin digunakan sebagai dasar untuk penentuan kuantitas asam amino. Gugus amina dapat bereaksi dengan pereaksi ninhidrin membentuk amonia, karbon dioksida
dan aldehida. Warna biru menunjukkan secara khas gugus amino.
Ninhidrin banyak pula digunakan untuk mengawasi deproteksi pada sintesis peptida lewat Uji Kaiser. Ketika rantai peptida terdeproteksi, ninhidrin memberikan warna biru pada hasil. Sebaliknya, bila rantai peptida selanjutnya kembali berpasangan, maka hasil uji menghasilkan warna kuning.
Selain itu, larutan yang diduga mengandung ion amonium, juga dapat diuji menggunakan senyawa ninhidrin dengan meneteskannya pada medium padat seperti silika gel. Perlakuan dengan ninhidrin ini akan menghasilkan warna ungu bila larutan tersebut mengandung ion amonium. Ninhidrin banyak pula digunakan dalam kromatografi lapis tipis untuk menguji adanya amina, karbamat, dan juga amida.
Gambar 1 Reaksi asam amino dengan ninhidrin (Girindra 1986)
Spektrofotometri
Spektrofotometri adalah metode analisis yang didasarkan pada interaksi antara radiasi elektromagnetik dengan materi. foton dari spektrum elektromagnetik daerah ultraviolet dan sinar tampak mempunyai energi yang cukup untuk mempromosikan elektron dari keadaan dasar dalam senyawa organik ke keadaan tereksitasinya. Perbedaan energi di antara dua keadaan ini terkuantisasi sehingga
