STUDI PENDAHULUAN PENGEMBANGAN METODE ANALISIS NITROGEN DIOKSIDA (NO2) PADA UDARA AMBIEN DENGAN TEKNIK VOLTAMMETRI SIKLIK

PENDIDIKAN FORMAL (SD s.d S1)

PENGALAMAN ORGANISASI

ASISTEN PRAKTIKUM YANG PERNAH DIJABAT PENELITIAN DAN TUGAS AKHIR

CURRICULUM VITAE

Tahun 1995–2001 : SD Al Azhar 2 Bandar Lampung Tahun 2001–2004 : SMP Negeri 19 Bandar Lampung Tahun 2004–2007 : SMA Negeri 15 Bandar Lampung

Tahun 2007–2012 : Jurusan Kimia FMIPA, Universitas Lampung

 Anggota Biro Penerbitan HIMAKI FMIPA UNILA periode 2008/2009

 Studi Pendahuluan Pengembangan Metode Analisis Nitrogen Dioksida (NO2) Pada Udara Ambien

Dengan Teknik Voltammetri Siklik

 Kimia Dasar Jurusan Agroekoteknologi  Kimia Analitik III Jurusan Kimia  Kimia Dasar Jurusan Perikanan  Kimia Analitik I Jurusan Kimia  Kimia Dasar Jurusan Agroteknologi  Kimia Analitik Jurusan Teknik Kimia

NAMA

_{: Refi Indarosa MadyaYanti}

Tempat, Tanggal Lahir : Bandar Lampung, 20 Mei 1989

Jenis Kelamin : Perempuan

Agama : Islam

Status Penikahan : Belum menikah

Tinggi / Berat Badan : 154 cm/ 42 Kg

Kewarganegaraan : Indonesia

Alamat Rumah Telp.

: Jalan Nangka gg. Raja Tihang No. 28 Sepang Jaya Kedaton Bandar Lampung.

0721 785037 Alamat Saat Ini

Telp.

: Jalan Nangka gg. Raja Tihang No. 28 Sepang Jaya Kedaton Bandar Lampung.

0721 785037

No. HP : 08992289470

HOBI

PELATIHAN YANG PERNAH DIIKUTI  Swimming, Nonton TV

 Orientasi Profesionalisme Jurusan (OPJ) ( Himaki FMIPA Unila, 2007)  Latihan Kepemimpinan Tingkat Dasar (Himaki FMIPA Unila, 2008)

 Musyawarah Nasional X Ikatan Mahasiswa Kimia Indonesia (IKAHIMKI) (Himaki FMIPA Unila, 2008)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bandar Lampung pada tanggal 20 Mei 1989, sebagai anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Darwin Perli dan Ibunda Mawar Indah.

Jenjang pendidikan diawali dari Taman Kanak-Kanak (TK PTPN X) tahun1995. Sekolah Dasar (SD) di SD Al Azhar diselesaikan pada tahun 2001. Sekolah Menengah Pertama (SMP) di SMP Negeri 19 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2004 dan Sekolah Menengah Atas (SMA) di SMA Negeri 15 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun 2004. Pada tahun 2007, penulis terdaftar sebagai mahasiswa di Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Lampung melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB).

Selama menjadi mahasiswa penulis pernah menjadi asisten Kimia Dasar Jurusan Agroekoteknologi pada tahun 2011, Kimia Dasar Jurusan Perikanan pada tahun 2011, Kimia Analitik II Jurusan Kimia pada tahun 2011, Kimia Dasar Jurusan Agroteknologi pada tahun 2012, Kimia Analitik I Jurusan Kimia pada tahun 2012 dan Kimia Analitik Jurusan Teknik Kimia pada tahun 2012. Penulis juga pernah mengikuti organisasi HIMAKI sebagai anggota biro penerbitan pada tahun 2008.

STUDI PENDAHULUAN PENGEMBANGAN METODE ANALISIS NITROGEN DIOKSIDA (NO2) PADA UDARA AMBIEN DENGAN

TEKNIK VOLTAMMETRI SIKLIK (Skripsi)

Oleh

Refi Indarosa Madya Yanti

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2012

Semangat walau apapun yang terjadi,

Jika kita menyerah, maka habislah sudah

(Top Ittipat)

Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan

(Q.S. Al-insyirah ayat 8)

Selama masih ada 1 detik untuk berbuat baik,

belajar dan minta maaf

Maka lakukanlah

Kita takkan tahu apa yang tak dapat Kita lakukan,

sampai Kita mencobanya

A. Latar Belakang

Kota Bandar Lampung sebagai ibukota Propinsi Lampung telah mengalami perkembangan yang cukup pesat dalam kurun waktu tiga tahun terakhir, kondisi ini dapat dilihat dari perkembangan dan pertumbuhan lahan terbangun yang setiap tahun rata-rata mengalami peningkatan sekitar 1,7%. Kondisi tersebut dipengaruhi oleh pertambahan jumlah penduduk (alami dan migrasi), perkembangan investasi, dan meningkatnya sarana dan prasarana perkotaan (Firdausi, 2006).

Selain berdampak positif pembangunan kota juga memberi dampak negatif yaitu

berkurangnya lahan penghijauan dan semakin meningkatnya tingkat pencemaran udara. Pencemaran udara berasal dari emisi yang dihasilkan oleh transportasi, pembangkit tenaga listrik, pembakaran sampah dan proses industri (Seinfeld, 1986). Transportasi merupakan sumber utama dari polusi udara di daerah perkotaan. Semakin bertambahnya jumlah

kendaraan bermotor maka semakin tinggi pencemaran udara yang dihasilkan (Nasseret.al., 2009).

Pada umumnya emisi yang dihasilkan dari transportasi adalah gas dalam bentuk oksida nitrogen (NOx),volatile organic compounds(VOCs), karbon monoksida (CO) dan partikulat (Gilbertet.al., 2007). Oksida nitrogen (NOx) terdiri dari nitrogen oksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2). NO2bersifat racun, berbau tajam, menyengat hidung dan bewarna merah

NO2merupakan komponen yang mendapat perhatian lebih dan merupakan indikator dari

grup oksida nitrogen yang lebih besar. Toksisitas NO2empat kali lebih tinggi daripada NO.

Gas NO2sangat berbahaya bagi kesehatan manusia karena dapat menyebabkan gangguan

pernapasan akut, merusak tanaman dan menurunkan produksi tanaman (Soedomo, 2001).

Melihat dampak yang dihasilkan dari pencemaran NO2maka perlu dilakukan suatu analisis.

Menurut Esaifan dan Hourani (2009) metode yang biasa digunakan untuk menganalisis NO2

di udara ambien yaitu metode spektrofotometri. Telah dilakukan penelitian NO2

menggunakan spektrofotometer oleh Sari dan Driejana (2009), pada metode ini pereaksi griess saltzman digunakan sebagai absorber untuk menangkap gas NO2di udara.

Reaksi antara pereaksi griess saltzmann dengan gas NO2kemudian membentuk senyawa

komplek berwarna ungu yang kemudian dianalisis menggunakan spektrofotometri pada panjang gelombang 520 nm (Putri dan Driejana, 2009; Sari dan Driejana, 2009), tetapi

metode ini mempunyai kelemahan yaitu bahan kimia yang digunakan tidak ramah lingkungan dan biayanya mahal ( Esaifan dan Hourani, 2009). Kelemahan metode tersebut dapat diatasi dengan menggunakan teknik elektrokimia, dimana sampel dan reagen yang digunakan untuk analisis menggunakan teknik elektrokimia lebih sedikit dibanding dengan teknik - teknik di atas. Analisa menggunakan teknik elektrokimia dewasa ini telah berkembang pesat.

Kebutuhan akan teknik analisis yang cepat dan murah merupakan alasan berkembang pesatnya analisis menggunakan teknik elektrokimia. Selain sensitifitasnya mencatat jumlah dan kesederhanaan peralatanannya, kelebihan metode elektrokimia juga karena metode ini dapat digunakan untuk pemisahan muatan ionik dan pendeteksi (Harvey, 2000).

Metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks, yakni gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama atau berbeda dalam suatu sistem elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi

elektrokimia. Salah satu metode elektrokimia adalah voltammetri.

Voltammetri merupakan metoda elektrokimia yang mengamati perubahan arus dan potensial. Potensial divariasikan secara sistematis sehingga zat kimia tersebut, mengalami oksidasi dan reduksi di permukaan elektroda. Dalam voltammetri, salah satu elektroda pada sel

elektrolitnya terpolarisasi. Pemeriksaan pada sistem tersebut diikuti dengan kurva arus tegangan. Metode ini umum digunakan untuk menentukan komposisi dan analisis kuantitatif larutan (Khopkar, 1985).

Menurut penelitian Esaifan dan Hourani (2009) voltammetri dapat digunakan untuk anlisis NO2, dimana kelebihan dari voltammetri yaitu kepekaan tinggi, selektivitas tinggi, ramah

lingkungan dan relatif murah. Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan analisis NO2pada

udara ambien menggunakan voltammetri hidrodinamik (Esaifan dan Hourani, 2009) menggunakan elektroda cakram emas (Au). Berdasarkan uraian di atas, maka dilakukan analisis NO2pada udara menggunakan metode voltammetri. Pada penelitian ini voltammetri

yang digunakan yaitu voltammetri siklik menggunakan elektroda tube emas (Au).

B. Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

2. Mengembangkan metode analisis NO2pada udara ambien menggunakan metode

voltammetri siklik dan validasi metode

C. Manfaat

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Memberikan informasi baru mengenai konsentrasi NO2pada masyarakat dan pemerintah

daerah

2. Memperoleh pengetahuan baru aplikasi voltammetri siklik untuk pengukuran NO2

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Udara dan Pencemaran Udara

Udara merupakan campuran beberapa macam gas yang perbandingannya tidak tetap. Komposisi campuran gas tersebut tidak selalu konstan dan selalu berubah dari waktu ke waktu. Komponen yang konsentrasinya paling bervariasi adalah air yang berupa uap air. Jumlah air yang terdapat di udara bervariasi tergantung dari cuaca dan suhu. Udara bersih yang dihirup hewan dan manusia merupakan gas yang tidak tampak, tidak berbau, tidak berwarna maupun berasa (Wardhana, 1995).

Udara ambien adalah udara bebas di permukaan bumi pada lapisan troposfer yang dibutuhkan dan mempengaruhi kesehatan manusia, mahluk hidup dan unsur hidup lainnya. Pencemaran udara dapat diartikan sebagai adanya bahan-bahan atau zat-zat asing di dalam udara yang menyebabkan perubahan susunan (komposisi) udara dari keadaan normalnya. Masuknya bahan-bahan atau zat-zat asing ke dalam udara selalu menyebabkan perubahan kualitas udara. Masuknya bahan-bahan atau zat-zat asing tersebut tidak selalu menyebabkan pencemaran udara. Mengacu pada defenisinya, pencemaran udara baru terjadi jika masuknya

bahan -bahan atau zat-zat asing tersebut menyebabkan mutu udara turun sampai ke tingkat dimana kehidupan manusia, hewan dan binatang terganggu atau lingkungan tidak berfungsi sebagai mana mestinya (Wardana dan Wisnu, 2001). Komposisi udara kering yang bersih, dapat dilihat pada Tabel 1

Tabel 1. Komposisi udara bersih

(ppm) (%)

Nitrogen (N2) 780,900 78,09

Oksigen (O2) 209,500 20,95

Argon (Ar) 9,300 0,93

Karbon dioksida (CO2) 320 0.032

Neon (Ne) 18 1,8 x 10-3

Helium (He) 5,2 5,2 x 10-4

Metana (CH4) 1,5 1,5 x 10-4

Krypton (Kr) 1,0 1,0 x 10-4

H2 0,5 5,0 x 10-5

H2O 0,2 2,0 x 10-5

CO 0,1 1,0 x 10-5

Xe 0,08 8,0 x 10-6

O3 0,02 2,0 x 10-6

NH3 0,006 6,0 x 10-7

NO2 0,001 1,0 x 10-7

NO 0,0006 6,0 x 10-8

SO2 0,0002 2,0 x 10-8

H2S 0,0002 2,0 x 10-8

(Gidding, 1973).

Apabila bahan pencemar tersebut dari hasil pengukuran dengan parameter yang telah ditentukan oleh WHO konsentrasi bahan pencemarnya melewati ambang batas (konsentrasi yang masih bisa diatasi), maka udara dinyatakan dalam keadaan tercemar. Pencemaran udara terjadi apabila mengandung satu macam atau lebih bahan pencemar diperoleh dari hasil proses kimiawi seperti gas-gas CO, CO2, SO2, SO3, gas dengan konsentrasi tinggi atau

kondisi fisik seperti suhu yang sangat tinggi bagi ukuran manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan. Adanya gas-gas tersebut dan partikulat-partikulat dengan konsentrasi melewati ambang batas, maka udara di daerah tersebut dinyatakan sudah tercemar. Dengan

menggunakan parameter konsentrasi zat pencemar dan waktu lamanya kontak antara bahan pencemar atau polutan dengan lingkungan (udara), WHO menetapkan empat tingkatan pencemaran sebagai berikut:

• Pencemaran tingkat pertama; yaitu pencemaran yang tidak menimbulkan kerugian bagi manusia.

• Pencemaran tingkat kedua; yaitu pencemaran yang mulai menimbulkan kerugian bagi manusia seperti terjadinya iritasi pada indra kita.

• Pencemaran tingkat ketiga; yaitu pencemaran yang sudah dapat bereaksi pada faal tubuh dan menyebabkan terjadinya penyakit yang kronis.

• Pencemaran tingkat keempat; yaitu pencemaran yang telah menimbulkan sakit akut dan kematian bagi manusia maupun hewan dan tumbuh-tumbuhan (Lutfi, 2009).

Ada beberapa jenis pencemaran udara, yaitu (Sunu, 2001):

1. Berdasarkan tempat

a. Pencemaran udara dalam ruang (indoor air pollution) yang disebut juga udara tidak bebas seperti di rumah, pabrik, bioskop, sekolah, rumah sakit, dan bangunan lainnya. Biasanya zat pencemarnya adalah asap rokok, asap yang terjadi di dapur tradisional ketika memasak dan lain-lain.

b. Pencemaran udara luar ruang (outdoor air pollution) yang disebut juga udara bebas seperti asap asap dari industri maupun kendaraan bermotor.

2. Berdasarkan gangguan atau efeknya terhadap kesehatan

a. Irritansia, adalah zat pencemar yang dapat menimbulkan iritasi jaringan tubuh, seperti SO2, Ozon, dan Nitrogen Oksida.

b. Aspeksia, adalah keadaan dimana darah kekurangan oksigen dan tidak mampu melepas karbon dioksida. Gas penyebab tersebut seperti CO, H2S,

NH3, dan CH4.

merupakan pencemaran udara dalam ruang. Contohnya:Formaldehidedan Alkohol.

d. Toksis, adalah zat pencemar yang menyebabkan keracunan. Zat penyebabnya seperti Timbal, Cadmium, Fluor, dan Insektisida. 3. Berdasarkan susunan kimia

a. Anorganik adalah zat pencemar yang tidak mengandung karbon seperti asbestos, ammonia, asam sulfat dan lain-lain.

b. Organik adalah zat pencemar yang mengandung karbon seperti pestisida. 4. Berdasarkan asalnya

a. Primer adalah suatu bahan kimia yang ditambahkan langsung ke udara yang menyebabkan konsentrasinya meningkat dan membahayakan. Contohnya: CO2, yang meningkat diatas konsentrasi normal.

b. Sekunder adalah senyawa kimia berbahaya yang timbul dari hasil reaksi anatara zat polutan primer dengan komponen alamiah. Contohnya: Peroxy Acetil Nitrat (PAN).

Ada tiga cara masuknya bahan pencemar udara ke dalam tubuh manusia yaitu melalui inhalasi, ingestasi dan penetrasi kulit. Inhalasi adalah masuknya bahan pencemar ke tubuh manusia melalui system pernapasan. Bahan pencemar ini dapat mengakibatkan gangguan pada paru–paru dan saluran pernapasan, selain itu bahan pencemar ini kemudian masuk ke peredaran darah dan menimbulkan akibat pada alat tubuh lain. Bahan pencemar udara yang berdiameter cukup besar tidak jarang masuk ke saluran pencernaan (ingestasi) ketika makan atau minum.

Bahan pencemar yang masuk ke dalam pencernaan dapat menimbulkan efek lokal dan dapat pula menyebar ke seluruh tubuh melalui peredaran darah. Permukaan kulit dapat juga

menjadi pintu masuk bahan pencemar dari udara, sebagian besar pencemar hanya

menimbulkan akibat buruk pada bagian permukaan kulit seperti dermatitis dan alergi saja, tetapi sebagian lain khususnya pencemaran organik dapat melakukan penetrasi kulit dan menimbulkan efek sistemik ( Budiyono, 2001).

B. Nitrogen Oksida

Pencemaran gas NOx di udara terutama berasal dari gas buangan hasil pembakaran yang keluar dari generator pembangkit listrik stasioner atau mesin - mesin yang menggunakan bahan bakar gas alami. Keberadaan NOx di udara dapat dipengaruhi oleh sinar matahari yang mengikuti daur reaksi fotolitik NO2sebagai berikut :

NO2+ sinar matahari→NO + O

O + O2 → O3(ozon)

O3+ NO→ NO2+ O2

Nitrogen oksida sering disebut dengan NOx karena oksida nitrogen mempunyai 2 bentuk yang sifatnya berbeda, yakni gas NO2dan gas NO. Sifat gas NO2adalah berwarna dan

berbau, sedangakan gas NO tidak berwarna dan tidak berbau. Warna gas NO2adalah merah

kecoklatan dan berbau tajam menyengat hidung. Kadar NOx diudara daerah perkotaan yang berpenduduk padat akan lebih tinggi dari daerah pedesaan yang berpenduduk sedikit. Hal ini disebabkan karena berbagai macam kegiatan yang menunjang kehidupan manusia akan menambah kadar NOx di udara, seperti transportasi, generator pembangkit listrik, pembuangan sampah dan lain-lain (Nurhasmawaty, 2003).

Namun, penelitian aktivitas mortalitas kedua komponen tersebut menunjukkan bahwa NO2

empat kali lebih berbahaya dibanding NO (Fardiaz, 1992). Berdasarkan ASTDR gas NO2

mempunyai berat molekul 46 dalton, titik didih 21oC, titik beku -11oC dan tekanan uap 720 mmHg pada 20oC . Gas NO2yang terkandung dalam udara jika melebihi batas standar

kesehatan sesuai dengan peraturan pemerintah Nomor 41 tahun 1999 dalam Baku Mutu

Udara Ambien (BMUA) tentang pengendalian pencemaran udara yaitu 400 μ g/Nm3 selama

pengukuran 1 jam dapat membahayakan kesehatan makhluk hidup terutama manusia karena dapat menyebabkan gangguan pernapasan (KLH, 2007). Organ tubuh yang paling peka terhadap pencemaran gas NO2adalah paru-paru.

Paru-paru yang terkontaminasi oleh gas NO2akan membengkak sehingga penderita sulit

bernafas yang dapat mengakibatkan kematian.Udara yang tercemar oleh gas nitrogen dioksida tidak hanya berbahaya bagi manusia dan hewan saja, tetapi juga berbahaya bagi kehidupan tanaman. Pengaruh gas NO2pada tanaman antara lain timbulnya bintik-bintik pada

permukaan daun.

Pada konsentrasi lebih tinggi, gas tersebut dapat melukai daun–daunan (akut) serta menurunkan produksinya ( Soedomo, 2001). Pencemaran udara oleh gas NO2juga dapat

menyebabkan timbulnyaPeroxy Acetil Nitratesyang disingkat dengan PAN yang dapat menyebabkan iritasi pada mata sehingga mata terasa pedih dan berair (Nurhasmawati, 2010).

C. Sampling Udara

Ditinjau dari tujuan dan lokasinya, sampling udara dapat dibedakan menjadi sampling ambien dan sampling sumber emisi. Sampling pencemaran ambien biasanya digunakan untuk

udara dan observasi terhadap kecenderungan adanya pencemaran. Sedangkan sampling sumber emisi digunakan untuk mengetahui besaran emisi pencemar untuk dibandingkan dengan baku mutu emisi, mengetahui tingkat emisi dari laju produksi dan melakukan pemantauan kinerja alat pencegahan pencemaran (Soedomo,1999).

Ada beberapa cara pengambilan contoh dari udara yaitu dengantest tube detector, impinger, botol sampling, absorbsi dan adsprbsi. Di antara metode sampling tersebut, metode sampling dengan menggunakan impingermerupakan metode sederhana untuk pengambilan contoh dengan penerapan yang lebih luas. Selain itu peralatan dapat dibuat sendiri demikian pula dengan reagennya. Ketelitian hasil analisis cukup memadai dan metode sampling ini dapat digabungkan dengan metode pengukuran dalam laboratorium baik secara konvensional maupun instrumental (Agustini dkk, 2005). Tabungimpingerdapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Tabungimpinger

Berdasarkan prinsip reaksi kimia larutan penangkap dengan gas pencemar, analisis dilakukan terhadap hasil reaksi yang terjadi. Dalam metode ini udara dalam jumlah tertentu ditarik oleh impingermelalui laju alir tertentu yang stabil. Cairan pengabsorbsi bereaksi dengan

komponen gas yang tertangkap dan membentuk substansi spesifik dan stabil. Keberhasilan metode samplingimpingerdipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain : kesempurnaan absorbsi gas oleh larutan penangkap, ketepatan pada pengukuran volume udara yang dipengaruhi kestabilan pompa, ketelitian analisis laboratorium dan perhitungan serta

pemeliharaan alat (Sugiana dan Wahyudi, 2008). Rangkaian alatimpingerterdiri dari tabung impinger,flowmeter dan vakum pompa. Rangkaian alatimpingerdapat di lihat pada

Gambar 2.

Gambar 2. Rangkaian alatimpinger

Dalam menganalisis udara, data meteorologi sangat penting artinya dalam memperkirakan kualitas udara dan iklim. Data utama yang diperlukan mencakup:

1. Pola arah dan kecepatan angin dalam bentuk bunga angin 2. Radiasi sinar matahari dan lama waktu penyinarannya 3. Kelembaban udara dalam persentase humiditas

4. Curah hujan dan jumlah hari ujan 5. Profiltemperature verticalyang bekerja 6. Penutupan awan

Data ini selain menjadi data masukan utama dalam perkiraan pola penyebaran dan difusi pencemaran udara, juga akan menjadi data rona awal dalam perkiraan dampak yang mungkin timbul terhadap iklim setempat seperti perubahan temperature , perubahan curah hujan dan penyebaraannya ( Soedomo, 2001).

D. Voltammetri Siklik

Voltammetri merupakan elektrolisis dalam ukuran skala mikro dengan menggunakan mikro elektroda kerja, disebut juga teknik arus voltase. Potensial dari mikro elektroda kerja

divariasikan dan arus yang dihasilkan dicetak sebagai fungsi dari potensial. Hasil cetakan ini disebut voltammograf (Christian, 1994). Voltammetri siklik merupakan salah satu dari teknik elektrokimia yang menggunakan selusur potensial lurus berbentuk siklik. Untuk eksitasinya yaitu elektroda kerja (Pt, Au, C, Ag dan lain–lain), elektroda acuan (Ag/AgCl, SCE dan Normal Hidrogen Elektroda (NHE)) dan elektroda bantu (Pt) yang dicelupkan dalam larutan yang mengandung analit elektroaktif dan elektrolit pendukung

( Hardoko, 2006). Elektroda yang digunakan dalam voltammetri siklik dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Elektroda yang digunakan dalam voltammetri siklik (Biol-pasley, 2000)

Dalam sel yang digunakan untuk penentuan elektroanalitik selalu digunakan tiga elektroda yaitu:

1. Elektroda kerja

Elektroda kerja merupakan tempat terjadinya reaksi kimia. Elektroda yang sering digunakan adalah platina, emas dan perak. Elektroda indikator karbon merupakan elektroda yang paling inert, karbon digunakan pada proses oksidasi dan reduksi dalam larutan berair dan larutan tidak berair.

2. Elektroda Pembanding

Elektroda pembanding ideal harus memiliki beberapa sifat yaitu harus reversible, mengikuti persamaan Nernst berkenaan dengan beberapa jenis elektrolit dan memiliki potensial yang stabil.

3. Elektroda bantu

Elektroda bantu yang melayani atau sebagai sumber untuk elektron melewati bagian luar menuju sel. Secara umum bukan potensial sesungguhnya atau arus yang terukur.

Pengukuran elektrokimia umumnya menggunakan elektrolit pendukung. Elektrolit pendukung berfungsi untuk mengurangi resistensi larutan, mengurangi dampak

elektromigrasi dan mempertahankan kekuatan ion agar tetap konstan. Larutan elektrolit pendukung harus bersifat inert seperti garam anorganik, asam mineral atau buffer ( Wang, 2001). Konsentrasi elektrolit pendukung jauh lebih besar daripada konsentrasi larutan

elektroaktif dan biasanya konsentrasi elektrolit yang digunakan yaitu 0,01–1,0 M. Elektrolit pendukung harus bersifat inert dalam daerah potensial yang digunakan sehingga tidak

Voltammetri siklik merupakan teknik voltammetri dimana arus diukur selama penyapuan potensial dari potensial awal ke potensial akhir dan kembali lagi ke potensial awal yang disebut juga denganscanningyang dapat dibalik kembali setelah reduksi berlangsung. Dengan demikian arus katodik maupun anodik dapat terukur. Arus katodik adalah arus yang digunakan pada saat penyapuan dari arus yang paling besar menuju arus yang paling kecil dan arus anodik adalah sebaliknya (Skoog, 1991).

Potensial yang diberikan (potensial antara elektroda kerja-elektroda acuan) akan dikendalikan oleh potensiostat sehingga menyebabkan arus mengalir di antara elektroda kerja dan

elektroda bantu untuk mempertahankan potensial yang dikehendaki. Eksperimen ini dimulai dengan memilih jendela potensial yang dibatasi oleh potensial awal dan potensial akhir. Dimana zat elektroaktif mula -mula dioksidasi dan kemudian direduksi atau sebaliknya. Selusur potensial dengan laju yang konstan(ν = dE/dt), dimulai dari potensial awal (Es)

sepanjang jendela potensial sampai potensial akhir (Ef). Kemudian arah laju selusur potensial

(ν) kembalike potensial awal (Rudolphet al., 1994 dalam Hardoko, 2006). Bagan Instrumentasi voltammetri dapat dilihat pada Gambar 4.

2006).

Respon voltammeter siklik dinyatakan sebagai arus terhadap potensial yang disebut voltammogram siklik (Gambar 5).

Gambar 5. Voltammogram siklik (Epa= potensial puncak anodik; Epc= potensial puncak

katodik; ipa= arus puncak anodik; ipc= arus puncak katodik (Biol-pasley, 2000).

Arus puncak (ip) dideskripsikan dengan persaman Randles-Sevcik :

Ip= 0,04463 F (F/RT)1/2n3/2AD1/2C ν1/2 (1)

Keterangan :

n adalah jumlah mol elektron yang ditransfer dalam reaksi; A adalah daerah elektroda; C adalah konsentrasi analit dalam mol/cm3; D koefisien difusi, dan ν laju arus (Tissue, 2000).

Nilai ipc dipengaruhi oleh faktor kinetik dari reaksi kimia, yaitu konstanta laju reaksi

kimianya (Sawyer, 1995). Harga kfuntuk reaksi elektrokimia dapat dihitung menggunakan

arus puncak anodik (ipa/ipc) pada perubahan laju selusur potensial. Persamaan yang dipakai

untuk menghitung nilai banding ipa/ipcterkoreksi adalah :

=( )o+ 0,485( ) + 0,086...2

Keterangan:

ipcadalah arus puncak katodik, ipaadalah arus puncak anodik, (ipc)oadalah tinggi puncak

proses reduksi dari garis dasar, dan( ) adalah jarak antara awal terjadinya proses reduksi ke garis dasar (Ewing, 1975).

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Oktober 2011 sampai Maret 2012 di laboratorium Kimia Analitik dan laboratorium Kimia Anorganik Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Lampung. Pengambilan sampel dilakukan di jalan Soekarno Hatta Bandar Lampung dan analisa sampel dilakukan di laboratorium Biomasa Terpadu Universitas Lampung.

B. Alat dan Bahan

Adapun alat–alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu: satu set alat sampling udara (impinger, flow meter, pompa dan selang), elektroda kerja Au (ETO76), elektroda bantu Pt (ETO78), elektroda acuan Ag/AgCl (ETO72), Potensiostat Edaq (EA161), neraca analitik dan peralatan gelas yang umum digunakan di laboratorium.

Sedangkan bahan–bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu NaOH (J.T. Baker) 0,1 M, HNO3pekat, larutan standar NaNO2(MERCK), larutan Natrium Perklorat (MERCK) 0,1

M dalam asetonitril (J.T.Baker), larutan elektrolit pendukung H2SO4(J.T.Baker) 0,3 M dan

akuades.

C. Prosedur Kerja

a. Larutan HNO31 M

Sebanyak 7,14 mL HNO3pekat dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL, kemudian

ditambahkan akuades sampai tanda batas dan dihomogenkan.

b. Larutan NaOH 0,1 M

Sebanyak 0,4 g NaOH dimasukan ke dalam labu ukur 100 mL yang berisi akuades 30 mL, setelah larut kemudian ditambahkan akuades sampai tanda batas (Esaifan dan Hourani,2009).

c. Larutan Induk NaNO20,5 M

Sebanyak 6,9 gram NaNO2 dimasukan ke dalam labu ukur 200 mL, kemudian ditambahkan

akuades sampai batas dan dihomogenkan.Larutan induk kemudian diencerkan menggunakan persamaan 3 ( Chang, 2003).

M1. V1= M2. V2 (3)

Keterangan :

M1: konsentrasi larutan induk NaNO2mula-mula

V1: volume larutan induk NaNO2mula-mula

M2: konsentrasi larrutan NaNO2yang dikehendaki

V2: volume larutan NaNO2yang dikehendaki

d. Larutan Natrium Perklorat 0,1 M dalam asetonitril

Sebanyak 1,26 gram natrium perklorat yang telah dipanaskan pada temperatur 1100C selama 12 jam, didinginkan dalam desikator kemudian dilarutkan dalam 100 mL asetonitril.

e. Larutan elektrolit pendukung H2SO40,3 M

Sebanyak 1,66 mL H2SO4pekat dimasukan ke dalam labu ukur 100 mL yang berisi akuades

20 mL. Kemudian diencerkan sampai tanda batas.

2. Membuat Kurva Kalibrasi Standar

Larutan Induk NaNO20,5 M diencerkan untuk membuat larutan standar dengan konsentrasi 0

–0,3 M. Masing–masing larutan standar diambil 20 mL kemudian ditambahkan 20 mL NaOH 0,1 M. Kurva kalibrasi dibagi menjadi 2 yaitu konsentrasi rendah 0–5 mM yang ditambahkan larutan elektrolit bantu NaClO4dalam asetonnitril dan konsentrasi tinggi 0 -0,3

M yang ditambahkan larutan elektrolit bantu H2SO40,3 M. Kemudian larutan standar

dialirkan gas Nitrogen untuk menghilangkan oksigen terlarut. Diukur arus puncak semua larutan standar dengan voltammetri siklik dan dibuat kurva kalibrasinya.

3. Metode Pengambilan Sampel

a. Persiapan Pengambilan Sampel

Sebelum melakukan pengambilan sampel, semua wadah dicuci dengan sabun dan dibilas merata dengan air sampai busanya habis, kemudian dicuci dengan HNO3 1 M untuk

menghilangkan kontaminasi logam yang menempel dalam wadah sampel. Proses pengeringan dan penyimpanan dilakukan dalam keadaan tertutup sampai digunakan (Sulistiani, 2009).

Larutan NaOH 10 mL dimasukan ke dalam tabung impinger. Kemudian alat impinger dirangkai lalu pompa impinger dinyalakan. Diukur laju alir penangkapan udara dengan cara terlebih dahulu mengatur tekanan udara pada pompa sebesar 10 KPa. Kemudian diukur kecepatan udara dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk menaikan gelembung sabun padaflow meterdari skala 0–20 mL. Lakukan pengulangan hingga didapat waktu yang konstan. Dihitung laju alir penangkapan udara menggunakan persamaan (4) dalam satuan liter per menit.

Laju alir penangkapan udara = (4)

Keterangan:

Volume = volume (dalam liter) yang diukur pada flow meter

t = waktu (dalam menit) yang diperlukan untuk menaikan gelembung udara pada volume tertentu.

c. Pengambilan Sampel

Pengambilan sampel dilakukan di tepi jalan Soekarno Hatta Bandar Lampung. Penentuan titik sampel dilakukan secaragrab Sampling, proses pengambilan sampel dilakukan pada titik-titik yang telah ditentukan secara acak. Sampel udara diambil pada 3 titik. Gas NO2

diambil dengan menggunakan alatimpinger. Larutan NaOH 0,1 M 20 mL dimasukan ke dalamimpinger(Esaifan and Hourani, 2009). Kemudian semua selang dihubungkan lalu pompa dihidupkan dan dicatat aliran udaranya (kecepatannya 0,1 L/ menit). Pompa

dijalankan selama 60 menit (sekali–kali aliran udaranya dicek). Gas NO2yang terabsorbsi

dalam larutan NaOH 0,1 M dipindahkan ke dalam botol sampel. Dibiarkan selama 15–30 menit. Kemudian sampel dijaga dari paparan sinar UV dan didinginkan sampai proses

selanjutnya. Pada saat pengambilan sampel udara dilakukan pengukuran temperatur dan kelembaban udara untuk mengetahui pengaruh meteorologis serta dilakukan pengamatan tentang jumlah kendaraan sebagai sumber emisi (Imamkhasani,2007).

4. Penentuan Konsentrasi N02pada udara dengan voltameter siklik

Dalam proses penentuan konsentrasi NO2perlu adanya kalibrasi antara arus puncak anoda

dengan konsentrasi NO2-. Pengukuran sampel dilakukan dengan menggunakan potensiostat

dengan metode voltammetri siklik. Gas NO2yang masuk ke dalam tabungimpingerberisi

NaOH 0,1 M terkonversi menjadi ion nitrit yang ditunjukan pada persamaan berikut:

2NO2 (g)+2NaOH(aq) NaNO2(aq)+NaNO3(aq)+H2O(aq)

(Esaifan dan Hourani,2009). Sampel diukur dengan potensiostat menggunakan 3 elektroda yaitu elektroda kerja (Au), elektroda bantu (Pt) dan elektroda acuan (Ag/AgCl). Jendela potensial 0,0 V–1,4 V, potensial awal 0,0 V, potensial akhir 1,4 V dan dE/dt yaitu 100 mv/s. Untuk mencegah O2

terlarut maka dialirkan gas nitrogen ke larutan yang akan dianalisis.

1. Pilih voltammetri siklik dari menu Teknik.StaircaseSiklik voltametri dialog akan muncul pada Gambar 6. Setiap parameter diubah dengan memasukkan nilai baru yang sesuai dalam kotak, memilih item menu baru, atau mengklik panah kontrol. Perubahan berlaku ketika tombol OK diklik. Klik Batal

Gambar 6.Staircase Cyclic Voltametry

2. Dimasukan nilaiinitial potensial, final potensial, rate, steps, periode, rest timedan cyclic.

3. Jika parameter yang ditetapkanOKmaka jendela Bentuk gelombang akan muncul dengan representasi dari gelombang potensial.

Dari grafik kurva standar terdapat korelasi antara konsentrasi (x) dengan arus puncak (y). Dengan menggunakan persamaan regresi linier seperti pada persamaan (5 ), maka konsentrasi dari sampel dapat diketahui:

y = a + bx (5)

Keterangan :

y : Arus puncak sampel b :Slope

x : Konsentrasi sampel a :Intersep

Setelah konsentrasi pengukuran diketahui, maka konsentrasi sebenarnya dari NO2pada udara

dapat ditentukan dengan persamaan (6) berikut ini:

NO2pada udara = efisiensi x C x V1/ V (6)

Keterangan :

NO2pada udara = konsentrasi NO2pada udara (dalam µg/m3)

Efisiensi = efisiensi sampling

C = konsentrasi NO2dalam larutan absorben (µg NO2-/mL)

V1 = volume larutan absorben (mL)

V = volume udara (m3)

5. Validasi Metode

Penelitian mengenai konsentrasi NO2pada udara ambien di Bandar Lampung menggunakan

2 validasi metode yaitu limit deteksi dan presisi.

a. Limit Deteksi

Pada penelitian ini batas deteksi ditentukan dengan mengukur respon standar.

LD= 3 x Sb b

Keterangan : LD: Limit deteksi

Sb : Simpangan baku b : Slope

b. Presisi (ketelitian)

Penentuan presisi dilakukan dengan mengukur konsentrasi sampel dengan 3 kali

pengulangan. Lalu nilai simpangan baku (SD) dan koefisien variasi (KV) dapat ditentukan. Metode dengan presisi yang baik ditunjukan dengan perolehan koefisien variasi (KV) <5 %.

Sb=

( )

Keterangan :

Sb : Simpangan baku y : Arus hasil analisis

n : Jumlah pengulangan analisis

y Arus rata-rata hasil analisis

KV =

x 100%

Keterangan :

KV : Koefisien variasi

y : Arus rata -rata hasil analisis Sb : Simpangan baku

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. SIMPULAN

Dari Penelitian ini yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

1. Voltammetri siklik dapat digunakan untuk menganalisis gas NO2pada udara ambien

2. Penggunaan elektrolit pendukung NaClO4lebih optimal dibandingkan dengan

menggunakan elektrolit pendukung H2SO4

3. Konsentrasi sampel untuk konsentrasi A,B dan C berturut–turut yaitu 0,765 ± 0,048 ; 0,261 ± 0,048 dan 0,143 ± 0,048 µg/m3.

4. Konsentrasi ke tiga lokasi sampel masih dibawah standar baku mutu 400 µg/m3.

B. SARAN

Penulis menyarankan untuk menggunakangrounddan tidak menggunakan handphone saat sedang melakukan analisis dan untuk penelitian selanjutnya perlu dilakukan analisis interferensi secara kimia dan uji kelayakan analisis.

Larutan NaOH 10 mL dimasukan ke dalam tabung impinger. Kemudian alat impinger dirangkai lalu pompa impinger dinyalakan. Diukur laju alir penangkapan udara dengan cara terlebih dahulu mengatur tekanan udara pada pompa sebesar 10 KPa. Kemudian diukur kecepatan udara dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk menaikan gelembung sabun padaflow meterdari skala 0–20 mL. Lakukan pengulangan hingga didapat waktu yang konstan. Dihitung laju alir penangkapan udara menggunakan persamaan (4) dalam satuan liter per menit.

Laju alir penangkapan udara = (4)

Keterangan:

Volume = volume (dalam liter) yang diukur pada flow meter

t = waktu (dalam menit) yang diperlukan untuk menaikan gelembung udara pada volume tertentu.

c. Pengambilan Sampel

Pengambilan sampel dilakukan di tepi jalan Soekarno Hatta Bandar Lampung. Penentuan titik sampel dilakukan secaragrab Sampling, proses pengambilan sampel dilakukan pada titik-titik yang telah ditentukan secara acak. Sampel udara diambil pada 3 titik. Gas NO2

diambil dengan menggunakan alatimpinger. Larutan NaOH 0,1 M 20 mL dimasukan ke dalamimpinger(Esaifan and Hourani, 2009). Kemudian semua selang dihubungkan lalu pompa dihidupkan dan dicatat aliran udaranya (kecepatannya 0,1 L/ menit). Pompa

dijalankan selama 60 menit (sekali–kali aliran udaranya dicek). Gas NO2yang terabsorbsi

dalam larutan NaOH 0,1 M dipindahkan ke dalam botol sampel. Dibiarkan selama 15–30 menit. Kemudian sampel dijaga dari paparan sinar UV dan didinginkan sampai proses

selanjutnya. Pada saat pengambilan sampel udara dilakukan pengukuran temperatur dan kelembaban udara untuk mengetahui pengaruh meteorologis serta dilakukan pengamatan tentang jumlah kendaraan sebagai sumber emisi (Imamkhasani,2007).

4. Penentuan Konsentrasi N02pada udara dengan voltameter siklik

Dalam proses penentuan konsentrasi NO2perlu adanya kalibrasi antara arus puncak anoda

dengan konsentrasi NO2-. Pengukuran sampel dilakukan dengan menggunakan potensiostat

dengan metode voltammetri siklik. Gas NO2yang masuk ke dalam tabungimpingerberisi

NaOH 0,1 M terkonversi menjadi ion nitrit yang ditunjukan pada persamaan berikut:

2NO2 (g)+2NaOH(aq) NaNO2(aq)+NaNO3(aq)+H2O(aq)

(Esaifan dan Hourani,2009). Sampel diukur dengan potensiostat menggunakan 3 elektroda yaitu elektroda kerja (Au), elektroda bantu (Pt) dan elektroda acuan (Ag/AgCl). Jendela potensial 0,0 V–1,4 V, potensial awal 0,0 V, potensial akhir 1,4 V dan dE/dt yaitu 100 mv/s. Untuk mencegah O2

terlarut maka dialirkan gas nitrogen ke larutan yang akan dianalisis.

1. Pilih voltammetri siklik dari menu Teknik.StaircaseSiklik voltametri dialog akan muncul pada Gambar 6. Setiap parameter diubah dengan memasukkan nilai baru yang sesuai dalam kotak, memilih item menu baru, atau mengklik panah kontrol. Perubahan berlaku ketika tombol OK diklik. Klik Batal

Gambar 6.Staircase Cyclic Voltametry

2. Dimasukan nilaiinitial potensial, final potensial, rate, steps, periode, rest timedan cyclic.

3. Jika parameter yang ditetapkanOKmaka jendela Bentuk gelombang akan muncul dengan representasi dari gelombang potensial.

Dari grafik kurva standar terdapat korelasi antara konsentrasi (x) dengan arus puncak (y). Dengan menggunakan persamaan regresi linier seperti pada persamaan (5 ), maka konsentrasi dari sampel dapat diketahui:

y = a + bx (5)

Keterangan :

y : Arus puncak sampel b :Slope

x : Konsentrasi sampel a :Intersep

Setelah konsentrasi pengukuran diketahui, maka konsentrasi sebenarnya dari NO2pada udara

dapat ditentukan dengan persamaan (6) berikut ini:

NO2pada udara = efisiensi x C x V1/ V (6)

Keterangan :

NO2pada udara = konsentrasi NO2pada udara (dalam µg/m3)

Efisiensi = efisiensi sampling

C = konsentrasi NO2dalam larutan absorben (µg NO2-/mL)

V1 = volume larutan absorben (mL)

V = volume udara (m3)

5. Validasi Metode

Penelitian mengenai konsentrasi NO2pada udara ambien di Bandar Lampung menggunakan

2 validasi metode yaitu limit deteksi dan presisi.

a. Limit Deteksi

Pada penelitian ini batas deteksi ditentukan dengan mengukur respon standar.

LD= 3 x Sb b

Keterangan : LD: Limit deteksi

Sb : Simpangan baku b : Slope

b. Presisi (ketelitian)

Penentuan presisi dilakukan dengan mengukur konsentrasi sampel dengan 3 kali

pengulangan. Lalu nilai simpangan baku (SD) dan koefisien variasi (KV) dapat ditentukan. Metode dengan presisi yang baik ditunjukan dengan perolehan koefisien variasi (KV) <5 %.

Sb=

( )

Keterangan :

Sb : Simpangan baku y : Arus hasil analisis

n : Jumlah pengulangan analisis y Arus rata-rata hasil analisis

KV =

x 100%

Keterangan :

KV : Koefisien variasi

y : Arus rata -rata hasil analisis Sb : Simpangan baku

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. SIMPULAN

Dari Penelitian ini yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

1. Voltammetri siklik dapat digunakan untuk menganalisis gas NO2pada udara ambien

2. Penggunaan elektrolit pendukung NaClO4lebih optimal dibandingkan dengan

menggunakan elektrolit pendukung H2SO4

3. Konsentrasi sampel untuk konsentrasi A,B dan C berturut–turut yaitu 0,765 ± 0,048 ; 0,261 ± 0,048 dan 0,143 ± 0,048 µg/m3.

4. Konsentrasi ke tiga lokasi sampel masih dibawah standar baku mutu 400 µg/m3.

B. SARAN

Penulis menyarankan untuk menggunakangrounddan tidak menggunakan handphone saat sedang melakukan analisis dan untuk penelitian selanjutnya perlu dilakukan analisis interferensi secara kimia dan uji kelayakan analisis.