Prinsip Kerja Graphite F urnace Atomic Absorption Spectrophotometer (GrAAS)

2.9. Prinsip Kerja Graphite F urnace Atomic Absorption Spectrophotometer (GrAAS)

GrAAS yang sering juga disebut sebagai electrothermal atomic absorption spectrometer memungkinkan dilakukannya determinasi logam dengan sensitifitas dan limit deteksi 20 sampai 100 kali lebih baik dibandingkan dengan Flame AAS (FAAS) yang konvensional tanpa memerlukan teknik ekstraksi terlebih dulu. Peningkatan sensitifitas ini disebabkan oleh peningkatan densitas atom dalam furnace bila dibandingkan dengan FAAS. Banyak unsur logam yang dapat terdeterminasi pada konsentrasi rendah (1µg/L). Kelebihan lain dari GrAAS adalah diperlukannya volume sampel yang lebih kecil (Csuros and Csuros, 2002; APHA-AWWA-WEA ,1998).

GrAAS digunakan hanya pada level konsentrasi logam dibawah optimum range dari FAAS dikarenakan lebih banyaknya pengganggu dibandingkan FAAS dan perlu waktu lebih analisis lebih lama. Dalam penelitian ini, karena target analisis GrAAS digunakan hanya pada level konsentrasi logam dibawah optimum range dari FAAS dikarenakan lebih banyaknya pengganggu dibandingkan FAAS dan perlu waktu lebih analisis lebih lama. Dalam penelitian ini, karena target analisis

Prinsip dari GrAAS sebenarnya sama dengan FAAS tetapi menggunakan atomizer yang dipanaskan dengan listrik atau graphite furnace menggantikan standard burner head . Sejumlah tertentu volume sampel dimasukkan dalam tabung sampel dari bahan grafit ( graphite tube ). Biasanya determinasi dilakukan dengan memanaskan sampel sampai tiga tahap atau lebih. Pertama, pada pemanasan bersuhu rendah pada graphite tube untuk mengeringkan sampel. Kedua, tahap pembakaran ( charring) , yaitu menghancurkan material organik dan menguapkan komponen matriks lain pada suhu pertengahan ( intermediate temperature ). Akhirnya graphite tube dipanaskan sampai berpijar dalam atmosfer yang inert untuk mengatomisasi unsur yang dideterminasi.

Tahap tambahan seringkali dilakukan untuk membantu proses pengeringan dan pembakaran, dan untuk pembersihan dan pengeringan graphite tube dilakukan diantara proses analisis sampel. Uap atom pada kondisi ground state menyerap radiasi monokromatik dari sumbernya yaitu Hollow Cathode Lamp (HCL). Detektor fotoelektrik mengukur intensitas dari radiasi yang ditransmisikan. Logaritmik absorbansi berbanding terbalik terhadap transmitan yang secara langsung sebanding dengan jumlah kepadatan uap atom-atom pada kondisi ground state

(hukum Lambert-Beer ) pada kisaran konsentrasi yang terbatas ( Hitachi High Technologies Corporation , 2006; APHA-AWWA-WEA ,1998).

Gangguan signifikan pada GrAAS adalah absorpsi molekuler seperti juga gangguan efek kimia dan matriks. Absorpsi molekuler terjadi ketika komponen matriks sampel menguap selama atomisasi, menyebabkan broadband absorption . Beberapa teknik koreksi background tersedia secara komersial untuk mengatasi gangguan ini. Analisis dengan GrAAS dalam penelitian ini dikoreksi menggunakan teknik Zeeman Effect background , teknik lainnya adalah menggunakan sebuah continuum source seperti deuterium arc yang dapat mengkoreksi background sampai pada absorbance level 0,8. Intensitas dari Gangguan signifikan pada GrAAS adalah absorpsi molekuler seperti juga gangguan efek kimia dan matriks. Absorpsi molekuler terjadi ketika komponen matriks sampel menguap selama atomisasi, menyebabkan broadband absorption . Beberapa teknik koreksi background tersedia secara komersial untuk mengatasi gangguan ini. Analisis dengan GrAAS dalam penelitian ini dikoreksi menggunakan teknik Zeeman Effect background , teknik lainnya adalah menggunakan sebuah continuum source seperti deuterium arc yang dapat mengkoreksi background sampai pada absorbance level 0,8. Intensitas dari

background absorbance 1,5-2,0. Teknik koreksi Smith-Hieftje dapat mengakomodasi absorbsi background 2,5-3,0. Baik Zeeman dan Smith-Hieftje

background correction rentan terhadap roll-over (terbentuknya hubungan negatif pada kurva absorbans –konsentrasi) pada absorbansi tinggi. Data roll over untuk tiap unsur seharusnya tersedia untuk setiap pembuat instrument GrAAS (Hitachi High Technologies Corporation, 2006; APHA-AWWA-WEA ,1998).

Temperature ramping atau pemanasan yang perlahan-lahan sampai tercapai suhu yang tetap dipertahankan pada waktu tertentu dapat digunakan untuk mengurangi

gangguan background dan memungkinkan dilakukannya analisis sampel dengan matriks yang kompleks. Ramping juga memungkinkan untuk dilakukannya pengontrolan terhadap peningkatan suhu kontinyu pada tanur dalam berbagai tahapan sekuens suhu. Ramp drying digunakan untuk sampel yang mengandung campuran pelarut atau berkadar garam tinggi untuk menghindari terjadinya splattering . Sampel yang mengandung campuran kompleks komponen matriks memerlukan proses ramp charring untuk mengontrol dekomposisi termal yang sempurna. Ramp atomization meminimalkan background absorption dengan cara membiarkan terjadinya volatilisasi unsur yang akan dideterminasi sebelum matriksnya menguap. Hal ini sangat cocok digunakan dalam analisis unsur volatil seperti Pb dan Cd. Penggunaan gas argon sebagai seath gas (gas pelindung) dan pyrotube ( pyrolytically coated graphite tubes ) meningkatkan sensitifitas untuk banyak unsur. Berikut ini adalah Tabel 2.2 yang memuat limit deteksi dan kisaran konsentrasi optimum pada metoda dengan GrAAS (Hitachi High Technologies Corporation, 2006; APHA-AWWA-WEA ,1998).

Nilai recovery yang mendekati 100 % menunjukkan tiadanya pengaruh matriks sampel dalam analisis. Modifikasi matriks dilakukan bila ternyata terjadi gangguan dalam proses analisis dan diinginkan nya peningkatan sensitifitas. Modifikasi dilakukan dengan penambahan zat-zat aditif sesuai dengan jenis logam Nilai recovery yang mendekati 100 % menunjukkan tiadanya pengaruh matriks sampel dalam analisis. Modifikasi matriks dilakukan bila ternyata terjadi gangguan dalam proses analisis dan diinginkan nya peningkatan sensitifitas. Modifikasi dilakukan dengan penambahan zat-zat aditif sesuai dengan jenis logam

Tabel 2. 2. Limit deteksi dan kisaran konsentrasi optimum pada determinasi logam dengan GrAAS

Unsur Panjang

Kisaran Konsentrasi gelombang (nm)

Estimasi limit

deteksi (µg/L) optimum (µg/L)

Sumber: Csuros and Csuros (2002)