Karakterisasi Gas Ozon Di dalam Penjerap Kalium Iodida dengan Menggunakan Metode Spektroskopi

(1)

DEDE YULIAS NURUL MIFTAH

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUR PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

(2)

DEDE YULIAS NURUL MIFTAH.

Karakterisasi gas ozon di dalam penjerap kalium

iodida dengan menggunakan metode spektroskopi. Dibimbing oleh

AKHIRUDDIN

MADDU

dan

MAMAT RAHMAT.

Metode pengukuran yang sering digunakan dalam pengukuran gas ozon adalah metode

neutral buffer

kalium iodida (NBKI). Hasil pengukuran tidak ditampilkan pada saat itu

tetapi beberapa jam bahkan hari sesudahnya. Pada penelitian ini gas ozon dijerap

menggunakan larutan penjerap kalium iodida (KI) kemudian diukur menggunakan

metode spektroskopi sebagai tahapan awal pembuatan sensor kristal fotonik untuk

mendeteksi gas ozon. Gas ozon bereaksi dengan larutan penjerap KI menghasilkan

larutan berwarna kuning muda tetapi panjang gelombang absorpsinya berada di daerah

ultraviolet yaitu 351.58 nm. Penelitian ini mengkarakterisasi gas ozon dengan metode

spektroskopi, menghitung konsentrasi gas ozon yang terjerap, menentukan kurva

kalibrasi, menentukan konsentrasi secara

real-time

pada saat penjerapan beserta

menentukan α (koefisien absorpsi) sebagai dasar pembuatan sensor kristal fotonik. Kurva

kalibrasi yang diperoleh menunjukkan peningkatan konsentrasi gas ozon yang terjerap

menyebabkan intensitas yang ditransmisikan semakin menurun secara eksponensial. Nilai

koefisien absorpsi yang diperoleh adalah 43.5 m

/μg

.

(3)

DEDE YULIAS NURUL MIFTAH

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains pada

Departemen Fisika

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

(4)

NRP : G74070048

Disetujui,

(Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si)

(Mamat Rahmat, M.Si)

Pembimbing I

Pembimbing II

Diketahui,

(Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si)

Kepala Departemen Fisika

(5)

Puji syukur kepada Allah Subhanahu wa Ta’ala, atas segala rahmat, nikmat

kesehatan, kekuatan dan karunia-Nya sehingga dapat menyelesaikan karya ilmiah ini

dengan topik karakterisasi gas ozon di dalam penjerap kalium iodida dengan

menggunakan metode spektroskopi. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat

kelulusan program sarjana di Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat untuk semuanya. Kritik dan saran

yang membangun sangat penulis harapkan demi kemajuan dari aplikasi material yang

dikembangkan ini.

Bogor, Januari 2012

(6)

1. Allah Subhanahu wa Ta’ala, atas segala rahmat, nikmat kesehatan, kekuatan dan

karunia-Nya.

2. Bapak Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si sebagai pembimbing utama penulis dalam

penelitian ini atas nasehat dan saran yang telah di berikan kepada penulis.

3. Bapak Mamat Rahmat, M.Si sebagai pembimbing kedua sekaligus sebagai ketua

tim, yang mengusulkan serangkaian proyek, sangat membantu dalam mengolah

data penelitian dan dengan sabar membimbing penulis selama penelitian.

4. Bapak Ir Hanedi Darmasetiawan sebagai tim editor yang telah banyak

memberikan masukan cara penulisan kepada penulis.

5. Bapak Dr Toni Ibnu dan Bu Ani sebagai penguji yang telah menyempatkan

waktunya dan memberikan masukan kepada penulis.

6. Bapak/Ibu, Adik dan Kakak yang selalu memberikan fasilitas beserta dukungan

do’a dan semangat kepada penulis.

7. Kementrian Pendidikan Nasional (Kemendiknas) yang telah memberikan

Beasiswa Unggulan sehingga penelitian ini berjalan dengan lancar.

8. Silvira Septiana, S.Pd yang selalu memberikan dukungan beserta semangat kepada

penulis.

9. Dita Rahayu, Arianti Tumanggor, Anggi dan Nissa, kalian selalu ada membantu

penulis ketika sedang melakukan penelitian, tanpa kalian penelitian ini terasa sepi,

tetap jaga kekompakan tim kita.

10. Kak Erus Rustami, Kak Wenny Maulina, Kak Azis, Kak Ais dan Kak Fabian,

kalian semua selalu memberikan inspirasi dan pencerahan ketika penulis sedang

mengalami ketidak pahaman tentang teori penelitian.

11. Izzatu Yazzidah dan Switenia Wanna Putri sahabat seperjuangan, sukses untuk

kalian semua.

12. Bu Eti, Pak Gamal, Pak Deni dan seluruh staf Laboratorium PPLH yang telah

bersedia membantu dan menyampaikan ilmu mengenai serangkaian kegiatan

penelitian ini.

13. Teman-teman fisika 42, 43, 44, 45, 46, 47 dan semua pihak yang tidak bisa saya

sebutkan satu per satu.

(7)

Penulis dilahirkan di Tasikmalaya, 21 Juli 1988 dari

pasangan Abdul Patah dan Omah Rohmah. Merupakan anak

kedua dari tiga bersaudara. Penulis menyelesaikan pendidikan

dasar dari SDN 1 Cineam pada tahun 2001 dan pada tahun

2004, menamatkan pendidikan tingkat pertama dari SMPN 1

Cineam yang dilanjutkan dengan pendidikan atas di SMAN 1

Manonjaya Tasikmalaya.

Pada tahun 2007, penulis diterima sebagai mahasiswa

Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan

Seleksi Masuk IPB) di Departemen Fisika.

Saat menjadi mahnnasiswa IPB, penulis tercatat sebagai

asisten praktikum Fisika Dasar, Elektronika Dasar S1 dan D3,

asisten Elektronika Lanjut, asisten Eksperimen Fisika II,

Pengajar fisika di MSC Education (2010), Statistic Center (2010-2011) dan Katalis Corp

(2010-2011). Selain itu penulis juga pernah aktif di Himpunan Mahasiswa Tasikmalaya

(HIMALAYA), Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) menjabat sebagai wakil ketua

pada tahun 2009.

(8)

Halaman

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ...

ix

DAFTAR LAMPIRAN ...

x

BAB I PENDAHULUAN ...

1 1.1. Latar Belakang ...

1 1.2. Tujuan Penelitian ...

1 1.3. Manfaat Penelitian ...

1 1.4. Perumusan Masalah ...

1 1.5. Hipotesis ...

1 1.6. Batasan Masalah ...

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...

1 2.1. Definisi ...

1 2.2. Gas Ozon ...

2 2.2.1. Dampak polusi ozon ...

3 2.3. Metode Spektroskopi dan Hukum Beer-Lambert ...

3 2.4. Kristal Fotonik ...

4 BAB III METODOLOGI ...

5 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ...

5 3.2. Alat dan Bahan ...

5 3.3. Metode Pengukuran dan Pengujian ...

5 3.3.1. Menentukan panjang gelombang absorpsi gas ozon yang terjerap di

dalam larutan KI. ...

5

3.3.2. Proses penjerapan gas ozon dan menentukan kurva

real-time

dengan

metode spektroskopi ...

5 3.3.2.1. Pembilasan tabung ...

5 3.3.2.2. Proses pengisian gas ozon ...

5 3.3.2.3. Penjerapan gas ozon dengan larutan KI dan pengambilan data

real-time

...

5

3.3.3. Pengenceran dan pembuatan kurva kalibrasi...

6

3.3.4. Menentukan nilai α (koefisien absorpsi) untuk desain pembuatan

sensor kristal fotonik. ...

7 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...

6 4.1. Karakterisasi Absorpsi Gas Ozon dalam Larutan Penjerap KI ...

6 4.2. Data

Real-time

dan Konsentrasi Gas Ozon yang Terjerap. ...

7 4.3. Kurva Kalibrasi dan Nilai Koefisien Absorpsi...

9 4.4. Desain Sensor Kristal Fotonik Satu Dimensi ... 10

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 11

5.1. Kesimpulan ... 11

5.2. Saran ... 11

DAFTAR PUSTAKA ... 11

LAMPIRAN ... 13

(9)

Halaman

Tabel 1. Nilai indeks standar pencemar udara ... 2

Tabel 2. Batas indeks standar pencemar udara untuk gas ozon ... 2

Tabel 3. Panjang gelombang absorbsi gas ozon dalam larutan penjerap KI ... 7

(10)

Halaman

Gambar 1. Pengaturan alat spektrofotometer ... 3

Gambar 2. Prinsip penyerapan cahaya ... 3

Gambar 3. Bentuk kristal fotonik berdasarkan arah penjalaran gelombang ... 4

Gambar 4. Hubungan transmitansi dan panjang gelombang pada kristal

fotonik satu dimensi tanpa

defect

... 4

Gambar 5. Model kristal fotonik satu dimensi dengan dua

defect

... 4

Gambar 6. Hubungan transmitansi dan panjang gelombang pada kristal fotonik

satu dimensi dengan

defect

... 5

Gambar 7. Ilustrasi perangkat sensor kristal fotonik mendeteksi larutan ... 5

Gambar 8. Perubahan transmitansi terhadap panjang gelombang gas ozon di dalam

larutan penjerap ... 6

Gambar 9. Karakteristik LED UV

emitter

... 7

Gambar 10.Perubahan intensitas cahaya terhadap waktu ketika gas

ozon dilewatkan ke dalam larutan KI. (a) pada tekanan

-40 kPa. (b) pada tekanan -70 kPa ... 7

Gambar 11. Hubungan konsentrasi gas ozon yang terjerap terhadap

waktu secara

real-time.

(a) pada tekanan -40 kPa.

(b) pada tekanan -70 kPa. ... 8

Gambar 12. Hubungan konsentrasi gas ozon yang terjerap dalam

skala ppb terhadap waktu secara

real-time

. (a) pada

tekanan -40 kPa. (b) pada tekanan -70 kPa. ... 8

Gambar 13. Hubungan nilai ISPU dari gas ozon yang terjerap terhadap

waktu secara

real-time

. (a) pada tekanan -40 kPa.

(b) pada tekanan -70 kPa. ... 8

Gambar 14. Total konsentrasi gas ozon yang terjerap setiap menit

(a) pada tekanan -40 kPa. (b) pada tekanan -70 kPa ... 9

Gambar 15. Kalibrasi hubungan transmitansi dan konsentrasi.

(a) pada tekanan -40 KPa. (b) pada tekanan -70 KPa. ... 10

Gambar 16. Linearitas untuk mendeteksi gas ozon dengan konsep

Beer-Lambert. (a) pada tekanan -40 KPa. (b) pada tekanan

-70 KPa. ... 10

Gambar 17. Desain PPB kristal fotonik pada panjang gelombang absorpi gas

ozon dalam larutan penjerap KI. ... 11

Gambar 18. Desain kristal fotonik satu dimensi dengan dua

defect. ...

11

(11)

Halaman

Lampiran 1. Data lapangan proses penjerapan dan perhitungan konsentrasi

gas ozon ... 14

Lampiran 2. Perhitungan menentukan nilai konsentrasi pada setiap

titik pengenceran. ... 21

Lampiran 3. Perhitungan normalisasi menentukan nilai intensitas dari

transmitansi pada proses pengenceran. ... 21

Lampiran 4. Konversi satuan nilai intensitas dari

counts

menjadi watt/m

... 21

Lampiran 5. Perhitungan untuk menentukan nilai indeks standar pencemar

udara (ISPU) dari konsentrasi gas ozon yang terjerap.. ... 22

Lampiran 6. Cara uji kadar oksidan dengan metode

neutral buffer

kalium iodida

(NBKI) menggunakan spektrofotometer ... 23

Lampiran 7. Skema penjerapan gas ozon untuk menentukan panjang

gelombang absorpsi ... 26

Lampiran 8. Skema pengujian dengan metode spektroskopi ... 27

Lampiran 9. Simulasi perubahan transmitansi terhadap perubahan indeks bias

larutan penjerap KI pada sensor kristal fotonik pendeteksi gas

ozon ... 28

Lampiran 10. Gambar

–

gambar alat yang digunakan ... 29

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada masa kini tingkat pencemaran udara terus meningkat baik yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor, pembakaran hutan maupun hasil dari mesin industri. Udara yang tercemar dapat merusak lingkungan dan berpotensi mengganggu kesehatan masyarakat sekitar. Selain mengakibatkan pencemaran lingkungan, dapat juga mengakibatkan global warming, meningkatnya suhu bumi akibat efek rumah kaca.1

Ozon terdiri atas tiga molekul oksigen dan amat berbahaya pada kesehatan manusia. Secara alamiah, ozon dihasilkan melalui percampuran cahaya ultraviolet dengan atmosfer bumi dan membentuk suatu lapisan ozon pada lapisan stratosfer ketinggian 50 kilometer. Pada lapisan stratosfer bermanfaat untuk menyaring ultraviolet yang dihasilkan oleh sinar matahari tetapi pada lapisan troposfer dapat membahayakan kelangsungan mahluk hidup termasuk manusia. Ozon telah menjadi suatu isu aktual karena kaitannya dengan satu efek global pencemaran udara yaitu penipisan lapisan ozon di atmosfer bumi. Ozon merupakan salah satu pencemaran udara yang terus meningkat konsentrasinya, sehingga pengukuran ozon ini sangat penting untuk dilakukan agar dapat diketahui tingkat konsentrasi ozon di atmosfer.1

Metode pengukuran yang digunakan saat ini adalah neutral buffer kalium iodida (NBKI) sesuai dengan standar nasional indonesia (SNI) untuk mengetahui konsentrasi ozon di atmosfer, tetapi masih kurang efisien masalah data yang tidak real-time, data yang ditampilkan bukan pada saat itu tetapi beberapa jam bahkan beberapa hari sebelumnya. Dengan menggunakan sensor berbasis kristal fotonik yang tersusun dari bahan periodik dengan indek bias yang berbeda, pengukuran dapat dilakukan secara kontinu dan data yang diperoleh real-time karena proses pengukuran yang cepat.2

1.2. Tujuan Penelitian

a. Menentukan panjang gelombang absorpsi gas ozon di dalam larutan penjerap. b. Menentukan kurva real-time penjerapan

gas ozon dan menghitung konsentrasi gas ozon yang bereaksi dengan larutan penjerap.

c. Membuat kurva kalibrasi antara transmitansi dengan konsentrasi gas ozon yang terjerap.

d. Menentukan nilai α (koefisien absorpsi) untuk desain pembuatan sensor kristal fotonik.

1.3. Manfaat Penelitian

Penelitian ini bermanfaat untuk mengetahui tingkat konsentrasi gas ozon yang terjerap dalam larutan penjerap KI dan menentukan desain sensor kristal fotonik sebagai sensor gas ozon.

1.4. Perumusan Masalah

Bagaimana menentukan kurva kalibrasi pengukuran gas ozon di dalam larutan penjerap KI menggunakan metode spektroskopi untuk desain sensor kristal fotonik ?

1.5. Hipotesis

Variasi konsentrasi gas ozon yang terjerap akan memberikan respon yang eksponensial terhadap transmitansi ketika dilewatkan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang tertentu.

1.6. Batasan Masalah

Penelitian ini meliputi uji penentuan panjang gelombang absorpsi gas ozon dalam larutan penjerap KI, pengukuran konsentrasi gas ozon, sampai penentuan kurva kalibrasi sebagai dasar pembuatan sensor kristal fotonik untuk mendeteksi gas ozon.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Definisi

Pencemaran udara adalah akibat dari adanya satu atau lebih substansi fisik, kimia, atau biologi di atmosfer dalam jumlah yang dapat membahayakan kesehatan manusia, hewan, dan tumbuhan, mengganggu estetika dan kenyamanan, atau merusak properti. Pencemaran udara dapat ditimbulkan oleh sumber-sumber alami maupun kegiatan manusia.2

Indeks standar pencemar udara (ISPU) adalah angka yang tidak mempunyai satuan yang menggambarkan kondisi kualitas udara lingkungan di lokasi dan waktu tertentu yang didasarkan kepada dampak terhadap kesehatan manusia, nilai estetika dan makhluk hidup lainnya.2 Rentang dan batas dari nilai indeks dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2.

(13)

Tabel 1 Nilai indeks standar pencemar udara.2

Kategori Rentang Penjelasan

Baik 0 – 50

Tingkat kualitas yang tidak memberikan efek bagi kesehatan manusia atau hewan dan tidak berpengaruh pada tumbuhan, bangunan ataupun nilai estetika

Sedang 51 – 100

Tingkat kualitas udara yang tidak berpengaruh pada kesehatan manusia ataupun hewan tetapi berpengaruh pada tumbuhan yang sensitif, dan nilai estetika

Tidak Sehat 101 – 199

Tingkat kualitas udara yang bersifat merugikan pada manusia ataupun kelompok hewan yang sensitif atau bisa menimbulkan kerusakan pada tumbuhan ataupun nilai estetika

Sangat Tidak Sehat 200 – 299

Tingkat udara yang dapat merugikan kesehatan pada sejumlah segmen populasi yang terpapar

Berbahaya 300 – lebih

Tingkat kualitas udara berbahaya yang secara umum dapat merugikan kesehatan yang serius pada populasi

Tabel 2 Batas indeks standar pencemar udara untuk gas ozon.2

Indeks standar pencemar udara

1 jam O3 µg/m3

50 120

100 235

200 400

300 800

400 1000

500 1200

Udara lingkungan merupakan udara bebas di permukaan bumi pada lapisan troposfer yang dibutuhkan dan mempengaruhi kesehatan manusia, mahluk hidup dan unsur lingkungan hidup lainnya.3

2.2. Gas Ozon

Ozon memiliki bau yang menyengat sehingga keberadaannya mudah diketahui walaupun dalam konsentrasi yang rendah. Ozon adalah gas yang secara alami terdapat di dalam atmosfer. Masing-masing molekul ozon terdiri dari tiga buah atom oksigen dan dinyatakan sebagai O3. Ozon bisa dijumpai di dua wilayah atmosfer. Sekitar 10% ozon berada di lapisan troposfer, yaitu wilayah atmosfer yang paling dekat dengan permukaan bumi dengan ketinggian 10-16 kilometer. Sekitar 90% ozon berada di lapisan stratosfer, yaitu wilayah atmosfer yang

terletak mulai dari puncak troposfer hingga ketinggian sekitar 50 kilometer. Ozon yang berada di stratosfer sering kali disebut lapisan ozon.4

Konsentrasi molekul-molekul ozon di atmosfer jauh lebih sedikit dibandingkan dengan gas-gas lainnya seperti oksigen (O2) dan nitrogen (N2). Di lapisan stratosfir disekitar puncak lapisan ozon, terdapat sekitar 12 molekul ozon untuk setiap satu juta molekul udara. Di lapisan troposfer dekat permukaan bumi, konsentrasi ozon lebih sedikit, berkisar antara 0.02 hingga 0.1 molekul ozon untuk setiap satu juta molekul udara. Konsentrasi tertinggi ozon permukaan berasal dari udara yang tercemar oleh aktivitas manusia.4

2.2.1. Dampak polusi ozon

Ozon adalah gas beracun sehingga bila berada dekat permukaan tanah berbahaya bila terhisap dan dapat merusak paru-paru. Sebaliknya, lapisan ozon di stratosfer melindungi kehidupan di bumi karena menyaring sinar ultraviolet yang dapat menyebabkan kanker.5

Dampak ozon terhadap kesehatan manusia adalah konsentrasi 0.3 ppm selama 8 jam menyebabkan iritasi pada mata, konsentrasi 0.3 – 1 ppm (part per million) selama 3 menit sampai dengan 2 jam memberikan reaksi seperti tercekik, batuk, kelesuan dan

(14)

konsentrasi 1.5 – 2 ppm selama 2 jam mengakibatkan sakit dada, batuk-batuk, sakit kepala, kehilangan koordinasi serta sulit ekspresi dan gerak.5

Walaupun ozon pada atmosfer teratas melindungi bumi dari sinar ultraviolet yang berbahaya, ozon yang mendekati permukaan tanah membahayakan makhluk hidup karena ozon merupakan oksidan potensial dan berkontribusi bagi kabut asap fotokimia. Selama bulan-bulan musim panas, gas ozon bisa menjadi semakin rendah keberadaannya, memperburuk kondisi-kondisi seperti asma pada orang-orang yang rentan. Ini juga dianggap mengganggu fotosintesis dan telah dibuktikan menghambat pertumbuhan beberapa tanaman pangan.6

2.3. Metode Spektroskopi dan Hukum

Beer-Lambert

Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan materi. Interaksi dari energi radiasi dengan bahan adalah merupakan dasar dari teori spektroskopi. Radiasi yang berasal dari sinar terdiri dari beberapa panjang gelombang dari yang sangat pendek sampai yang sangat panjang.7

Spektrofotometer adalah instrumen yang digunakan untuk menghasilkan spektrum optik, baik spektrum emisi, spektrum absorpsi, spektrum transmisi dari sebuah benda atau objek.8

Spektroskopi UV-Vis adalah teknik analisis spektroskopik yang memakai sumber REM (radiasi elektromagnetik) ultraviolet dekat (190-380 nm) dan sinar tampak (380-780 nm) dengan memakai instrumen spektrofotometer. Spektroskopi UV-Vis melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spektroskopi UV-Vis lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitatif dibandingkan kualitatif.9

Gambar 1 Pengaturan alat spektrofotometer.8 Susunan komponen dan prinsip kerja dari spektrofotometer ditunjukan pada Gambar 1

sumber cahaya polikromatik dihasilkan dari sumber cahaya, kemudian dilewatkan pada monokromator (prisma atau kisi difraksi) sehingga menjadi cahaya monokromatik, cahaya diteruskan pada sampel sehingga intensitas cahaya berkurang karena adanya penyerapan oleh sampel kemudian dideteksi oleh fotodetektor dan diproses beserta ditampilkan pada interface komputer.8

Menurut hukum beer-lambert, serapan berbanding lurus dengan ketebalan bahan yang disinari dan hanya berlaku untuk cahaya monokromatik dan larutan yang encer.10 Berkas cahaya yang datang pada medium dengan daya Po dan yang menembus medium dengan daya P. Jumlah sinar yang diserap atau diteruskan oleh suatu larutan adalah merupakan suatu fungsi eksponensial dari konsentrasi larutan dan ketebalan larutan yang disinari.7

Gambar 2 Prinsip penyerapan cahaya.11 Transmitansi didefinisikan sebagai nisbah daya cahaya yang ditransmisikan melewati sampel terhadap daya cahaya datang, yang diukur pada panjang gelombang yang sama (Gambar 2).

………...…

...

…

(1)

Keterangan :

T Transmitansi (%)

P Daya cahaya setelah menembus medium / bahan (watt)

Po Daya cahaya yang datang (watt)

Besar daya cahaya yang hilang sebanding dengan Po, ketebalan medium berupa larutan dan sebuah konstanta absorpsivitas (α). Absorpsivitas atau koefisien absorpsi merupakan karakteristik material dan fungsi panjang gelombang.9 Persamaan Beer-Lambert :

_{……….…}

_.(2)

Keterangan :

Po Daya cahaya yang datang (watt)

P Daya cahaya setelah menembus medium / bahan (watt)

(15)

α koefisien absorpsi (m2/Ɋg) x ketebalan medium / bahan (m) c konsentrasi larutan (Ɋg/m3)

Panjang gelombang yang digunakan untuk melakukan analisis kuantitatif suatu zat biasanya merupakan panjang gelombang yang menghasilkan serapan yang maksimum, sebab keakuratan pengukurannya menjadi lebih besar. Hal tersebut dapat terjadi karena pada panjang gelombang maksimum bentuk serapan pada umumnya landai sehingga perubahan yang tidak terlalu besar pada kurva serapan tidak menyebabkan kesalahan pembacaan yang terlalu besar pula (dapat diabaikan).12

2.4. Kristal Fotonik

Kristal fotonik adalah material dielektrik yang memiliki indeks bias atau permitivitas berbeda secara periodik, sehingga dapat mencegah perambatan cahaya dengan frekuensi dan arah tertentu.13 Kristal fotonik paling sederhana dibuat dari dua medium berseling yang transparan dengan indek bias yang berbeda.14

Kristal fotonik dalam penjalaran gelombangnya dapat dibedakan yaitu satu dimensi, dua dimensi dan tiga dimensi seperti terlihat pada Gambar 3.

Gambar 3 Bentuk kristal fotonik berdasarkan arah penjalaran gelombang.15 Interferensi antara gelombang transmisi dengan refleksi dapat mengakibatkan pemblokiran perambatan gelombang elektromagnetik pada rentang panjang gelombang tertentu. Rentang ini dikenal dengan istilah photonic band gap (PBG).16 Kurva dari PBG dapat dilihat pada Gambar 4 dengan hubungan antara panjang gelombang dengan transmitansi.

Struktur kristal fotonik didesain memiliki satu atau lebih lapisan defect (cacat), yaitu lapisan yang memiliki ketebalan optik berbeda dengan ketebalan lapisan reguler, sehingga muncul fenomena photonic pass band (PPB) seperti terlihat pada Gambar 6.

Gambar 4 Hubungan transmitansi dan panjang gelombang pada kristal fotonik satu dimensi tanpa defect.17

Pada penelitian ini yang akan menggunakan adalah kristal fotonik satu dimensi dengan dua defect agar sensitivitas dari sensor ini meningkat. Model kristal fotonik satu dimensi dengan dua defect seperti pada Gambar 5, pada defect pertama dibuat dua kali ketebalan indek bias yang tinggi, dan defect kedua dibuat kosong untuk sampel yang akan diuji. Fenomena PBB ini mengakibatkan ada gelombang elektromagnetik yang diteruskan dalam rentang PBG (Gambar 6).16

Gambar 5 Model kristal fotonik satu dimensi dengan dua defect.18

Gambar 6 Hubungan transmitansi dan panjang gelombang pada kristal fotonik satu dimensi dengan defect.18

Karakteristik PPB tersebut sangat sensitif terhadap perubahan indeks bias material pada lapisan defect. Fenomena inilah yang dimanfaatkan untuk pembuatan sensor optik berbasis kristal fotonik, material sampel yang dideteksi diperlakukan sebagai lapisan defect (Gambar 7).

2-D 3-D

(16)

Gambar 7 Ilustrasi perangkat sensor kristal fotonik mendeteksi larutan.18 Prinsip kerja dari sensor ini adalah dengan merambatkan gelombang elektromagnetik yang dihasilkan dari sumber cahaya melewati kristal fotonik disisipi material sampel pada defect kedua, kemudian diterima oleh fotodetektor yang mengubahnya menjadi tegangan listrik. Tegangan keluaran dari fotodetektor sangat kecil sehingga tegangan tersebut diperkuat oleh rangkaian penguat. Tegangan yang dihasilkan pada prinsipnya dapat dikonversi dan dikalibrasi ke dalam satuan parameter yang dibutuhkan.16

BAB III

METODOLOGI

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan mulai bulan Desember 2010 hingga Desember 2011 di Laboratorium Biofisika, Laboratorium Fisika Material Departemen Fisika, Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH), yang seluruhnya berkedudukan di Institut Pertanian Bogor.

3.2. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah tabung isolasi gas berkapasitas 5 liter, tabung penjerap, pompa vakum, sumber ozon (ozonizer), ocean optic spectrophotometer USB 4000 UV-VIS, perangkat komputer, LED ultraviolet (UV) 355 nm, termometer digital, flowmeter, cuvette, pipet, gelas ukur, tabung centrifuge dan beaker glass. Sedangkan bahan yang digunakan adalah aquades dan larutan penjerap KI.

3.3. Metode Pengukuran dan Pengujian

Metode pengukuran gas ozon pada penelitian ini dengan metode spektroskopi di Laboratorium Fisika Material Departemen Fisika dan hasil pengujian dibandingkan dengan hasil analisis kimia yang di uji di Laboratorium PPLH Institut Pertanian Bogor. Analisis spektroskopi ini mengacu pada standar nasional indonesia (SNI) tentang cara uji kadar oksidan dengan metoda neutral buffer kalium iodida (NBKI) menggunakan spektrofotometer (Lampiran 6).

.3.1. Menentukan panjang gelombang

absorpsi gas ozon yang terjerap

di dalam larutan KI

Larutan penjerap dipersiapkan sebanyak 10 ml dan dimasukan ke dalam tabung penjerap yang telah disambungkan dengan pompa vakum dilakukan penghisapan dengan udara lingkungan selama satu jam. Hasil dari pengujian dianalisis dengan spektrofotometer untuk mendapatkan panjang gelombang dengan transmitansi yang paling besar perubahannya.

3.3.2. Proses penjerapan gas ozon dan

menentukan kurva

real-time

dengan metode spektroskopi

3.3.2.1. Pembilasan tabung

Tabung isolasi dihisap dengan pompa vakum sampai tekanan -80 kPa (tanda negatif menunjukkan di bawah tekanan lingkungan), kemudian diisi dengan udara lingkungan sampai tekanan 0 kPa (sama dengan tekanan lingkungan).

3.3.2.2. Proses pengisian gas ozon

Tabung isolasi kembali dihisap dengan pompa vakum sampai tekanan -40 kPa (perlakuan pertama) dan -70 kPa (perlakuan kedua), kemudian gas ozon yang dihasilkan oleh ozonizer dimasukan ke dalam tabung dengan laju alir 2 liter/menit sampai tekanan tabung 0 kPa.

3.3.2.3. Penjerapan gas ozon dengan

larutan KI dan pengambilan

data

real-time

Sumber cahaya LED UV dipasang pada ulir tabung penjerap dan serat optik yang telah dihubungkan dengan ocean optic spectrophotometer USB 4000 UV-VIS dipasang pada ulir sebelahnya, kemudian tabung penjerap dihubungkan dengan tabung gas menggunakan selang. Keran-keran yang dihubungkan dengan tabung penjerap dibuka dan gas ozon dalam tabung gas dialirkan dengan bantuan pompa sirkulasi dengan laju alir 0,4 liter/menit selama 30 menit. Data diamati dan dicatat pada panjang gelombang absorpsi gas ozon dalam larutan penjerap setiap 1 menit adalah transmitansi, suhu, kelembaban, laju alir dan tekanan. Setelah penjerapan selesai kurva real-time hubungan antara intensitas dan waktu dapat dibuat dan dianalisis.

(17)

3.3.3. Pengenceran dan pembuatan

kurva kalibrasi

a) Optimalisasi alat spektrofotometer sesuai dengan petunjuk penggunaan alat. b) Larutan penjerap 10 mL yang sudah

dilakukan penjerapan dibagi dua, 5 mL pertama disimpan dalam tabung centrifuge untuk dianalisis di Lab PPLH IPB sehingga mendapatkan nilai konsentrasi gas ozon yang terjerap. c) Sisa sampel 5 mL dimasukan ke dalam

gelas ukur dan di uji transmitansinya dengan menggunakan spektrofotometer

terlebih dahulu sebagai “sampel murni”

sebelum dencerkan. Sampel diamati pada panjang gelombang absorpsi gas ozon dalam larutan penjerap.

d) Setiap kali penambahan larutan penjerap murni sebanyak 1 mL data transmitansi dicatat.

e) Setiap kali penambahan larutan penjerap murni sebanyak 5 mL sampel di bagi dua 5 mL pertama disimpan dalam tabung centrifuge untuk dianalisis di Lab PPLH

IPB sebagai “sampel 1” dan seterusnya.

f) Pengenceran dilakukan sampai nilai transmitansi mendekati 100%.

g) Kurva kalibrasi dapat dibuat hubungan antara transmitansi dan konsentrasi.

3.3.4. Menentukan nilai α (koefisien

absorpsi)

untuk

desain

pembuatan sensor kristal fotonik

Nilai α dapat ditentukan dari persamaan

regresi kurva kalibrasi hubungan antara transmitansi dan konsentrasi. Hal ini mengikuti persamaan Beer-Lambert sehingga

nilai α dapat diperoleh untuk mendesain

pembuatan sensor kristal fotonik pendeteksi gas ozon.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Karakterisasi Absorpsi Gas Ozon

dalam Larutan Penjerap KI

Untuk menjerap gas ozon menggunakan larutan kalium iodida (KI) sesuai dengan metode NBKI. Gas ozon bereaksi dengan ion iodida dan membebaskan iod yang berwarna kuning muda. Hal ini menjadi dasar untuk menentukan panjang gelombang absorpsi gas ozon untuk pembuatan sensor kristal fotonik.

Spektrum absorpsi paling besar untuk gas ozon ketika dilewatkan pada larutan penejerap KI ditampilkan pada Gambar 8. T1 adalah transmitansi ulangan pertama, T2 adalah transmitansi ulangan kedua dan selanjutnya. Secara keseluruhan selang panjang gelombang untuk serapan gas ozon berada pada 310 – 400 nm (daerah ultraviolet) dengan puncak serapan masing-masing berbeda tetapi tidak signifikan ditunjukan pada Tabel 3. Diperoleh panjang gelombang rata-rata serapan gas ozon adalah 351.58 nm dan panjang gelombang ini dijadikan sebagai acuan pembuatan sensor kristal fotonik. PPB kristal fotonik untuk mendeteksi gas ozon dalam larutan penjerap spesifik pada panjang gelombang tersebut.

Sumber cahaya yang digunakan berupa LED UV di uji dengan spektrofotometer dan spektrumnya ditampilkan pada Gambar 9. Spektrum emisi LED berada pada selang panjang gelombang antara 330 – 390 nm dan puncak intensitas berada pada panjang gelombang 355.52 nm.

Gambar 8 Perubahan transmitansi terhadap panjang gelombang gas ozon di dalam larutan penjerap. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

300 320 340 360 380 400 420 440

T ran sm itan si (%)

Panjang gelombang (nm)

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9

(18)

Tabel 3 Panjang gelombang absorpsi gas ozon dalam larutan penjerap KI.

Transmitansi Ke

Panjang Gelombang (nm)

T1 355.32

T2 349.50

T3 353.66

T4 353.86

T5 347.22

T6 353.24

T7 345.14

T8 351.79

T9 354.49

Rata-rata 351.58

Gambar 9 Karakteristik LED UV emitter. Sedangkan panjang gelombang absorpsi gas ozon dalam larutan penjerap KI pada 351.58 nm. Panjang gelombang ini masih berada pada selang panjang gelombang emisi LED, sehingga LED ini bisa digunakan pada penelitian.

4.2. Data

Real-time

_{dan Konsentrasi}

Gas Ozon yang Terjerap.

Data real-time ini menunjukkan konsentrasi gas ozon yang terjerap pada setiap waktu, sehingga konsentrasi gas ozon yang terjerap dapat diketahui secara langsung tidak harus menunggu waktu yang lama dalam pengujian dan analisis sampel di laboraturium. Hal ini yang menjadi kelebihan dibandingkan metode NBKI secara konvensional (Lampiran 6).

Proses ini dilakukan dengan beberapa perlakuan, pada perlakuan pertama gas ozon dimasukan pada tekanan -40 kPa sampai tekanan 0 kPa ditunjukan pada Gambar 10a. Intensitas menurun sebagai fungsi waktu, pada menit pertama sampai menit ke-20 intensitas mengalami penurunan menunjukkan ada gas ozon yang terjerap dalam larutan KI meningkat. Pada menit ke-21 tidak mengalami perubahan secara signifikan, gas ozon tidak ada yang terjerap lagi karena gas ozon di dalam tabung isolasi sudah habis.

Pada perlakuan kedua dilakukan pada waktu yang berbeda dan tempat yang sama. Gas ozon diisi pada tekanan -70 kPa sampai tekanan 0 kPa, konsentrasi gas ozon yang dimasukan ke dalam tabung isolasi lebih besar dibandingkan perlakuan sebelumnya (Gambar 10b). Pada menit ke-22 dan 23 intensitas mengalami kenaikan, hal ini terjadi karena kesalahan teknis pada alat pengujian. Secara keseluruhan transmisi mengalami penurunan seiring kenaikan gas ozon yang terjerap dalam larutan KI. Proses penjerapan gas ozon dengan larutan penjerap KI bersifat akumulatif, semakin lama waktu penjerapan larutan penjerap semakin tinggi (Gambar 10).

Saat penjerapan gas ozon di dalam larutan penjerap dan saat proses pengenceran menggunakan sumber cahaya yang berbeda, sehingga harus dilakukan proses normalisasi untuk mendapatkan nilai konsentrasi secara real-time dari kurva kalibrasi (Lampiran 1).

(a)

(b)

Gambar 10 Perubahan intensitas cahaya terhadap waktu ketika gas ozon dilewatkan ke dalam larutan KI. (a) pada tekanan -40 kPa. (b) pada tekanan -70 kPa.

Konsentrasi gas ozon yang terjerap setiap menit dapat ditampilkan pada kurva perubahan konsentrasi terhadap perubahan waktu (Gambar 11) yang berkebalikan dengan kurva perubahan intensitas cahaya terhadap waktu penjerapan (Gambar 10). Hal ini karena semakin besar konsentrasi gas ozon yang terjerap mengakibatkan intensitas cahaya yang 0.00E+00

5.00E+04 1.00E+05 1.50E+05 2.00E+05

300 350 400

In ten si tas (w att /m 2)

Panjang gelombang (nm)

0.00E+00 1.00E+04 2.00E+04 3.00E+04 4.00E+04

0 10 20 30

In ten sitas (w att /m 2) Waktu (menit) 0.00E+00 1.00E+04 2.00E+04 3.00E+04

0 10 20 30

In ten sitas (w att /m 2) Waktu (menit)

(19)

(a)

(b)

Gambar 11 Hubungan konsentrasi gas ozon yang terjerap terhadap waktu secara real-time. (a) pada tekanan -40 kPa. (b) pada tekanan -70 kPa.

ditransmisikan semakin kecil. Pada menit pertama sampai menit ke-23 konsentrasi gas ozon yang terjerap mengalami kenaikan, pada menit selanjutnya mengalami penurunan intensitas dengan perubahan yang sangat kecil dan hal ini dianggap bahwa tidak ada perubahan konsentrasi secara signifikan. Secara keseluruhan kurva hubungan antara konsentrasi dengan waktu (Gambar 11a) memiliki trend naik secara eksponensial, dan mendekati titik jenuh larutan ketika secara terus-menerus dilakukan penjerapan. Perlakuan kedua mengalami fenomena yang sama, memiliki bentuk kurva yang naik (Gambar 11b). Konsentrasi gas ozon yang terjerap semakin lama semakin tinggi konsentrasinya.

Kurva real-time dapat ditampilkan juga hubungan antara konsentrasi dalam ppb (part per billion) terhadap waktu (Gambar 12). Secara umum data konsentrasi gas ozon yang terjerap ditampilkan dalam satuan ppb. Konsentrasi dalam satuan ppb setara dengan satuan μg/m3, sehingga bentuk kurva real-time hubungan konsentrasi gas ozon yang terjerap terhadap waktu (Gambar 11) sama dengan kurva real-time hubungan konsentrasi gas ozon yang terjerap dalam skala ppb terhadap waktu (Gambar 12). Selain dalam bentuk satuan ppb, konsentrasi gas ozon juga dapat ditampilkan dalam skala ISPU (Gambar

(a)

(b)

Gambar 12 Hubungan konsentrasi gas ozon yang terjerap dalam skala ppb terhadap waktu secara real-time. (a) pada tekanan -40 kPa. (b) pada tekanan -70 kPa.

(a)

(b)

Gambar 13 Hubungan nilai ISPU dari gas ozon yang terjerap terhadap waktu secara real-time. (a) pada tekanan -40 kPa. (b) pada tekanan -70 kPa.

13). Nilai ISPU tertinggi 34.91 (Gambar 14a) sedangkan nilai ISPU pada selang 0 – 50 dinyatakan bahwa kualitas udara masih dikategorikan baik (Tabel 1).

0 20 40 60 80 100

0 10 20 30

Ko n se n tras i ( μ g /m 3) Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

0 10 20 30

Ko n se n tras i ( μ g /m 3) Waktu (menit) 0 20 40 60 80 100

0 10 20 30

Ko n se n tras i (p p b ) Waktu (menit) 0 10 20 30 40 50 60

0 10 20 30

Ko n se n tras i (p p b ) Waktu (menit) 0 10 20 30 40

0 10 20 30

IS P U Waktu (menit) 0 5 10 15 20 25

0 10 20 30

(20)

Pengujian gas ozon secara kovensional, daftar data ditampilkan setelah beberapa jam kemudian dari pengambilan sampel dan data yang ditampilkan adalah data akumulatif selama penjerapan dilakukan. Pada penelitian ini data konsentrasi yang terjerap setiap menit dapat ditampilkan sehingga informasi yang disampaikan dapat secara real-time.

Pada Gambar 14a, menunjukkan konsentrasi gas ozon yang terjerap dalam larutan penjerap. Pada menit pertama gas ozon yang terjerap sangat kecil dan pada menit ke-2 konsentrasi yang terjerap cukup besar, fenomena ini terjadi dikarenakan alat yang belum stabil pada awal pengukuran sehingga memerlukan waktu untuk beradaptasi sampai kondisi stabil. Pada proses penjerapan gas ozon dimasukan dalam tabung isolasi kemudian dilewatkan pada tabung penjerap yang berisi larutan penjerap KI dengan bantuan pompa sirkulasi, sehingga semakin lama konsentrasi gas ozon dalam tabung isolasi berkurang seiring dengan proses penjerapan (Gambar 14a). Konsentrasi gas ozon di dalam tabung isolasi yang terjerap

(a)

(b)

Gambar 14 Total konsentrasi gas ozon yang terjerap setiap menit (a) pada tekanan -40 kPa. (b) pada tekanan -70 kPa.

setiap menit terus berkurang sampai suatu saat habis.

Pada Gambar 14b, pada menit ke-20 konsentrasi yang terjerap mengalami kenaikan. Secara keseluruhan trend kurva konsentrasi gas ozon yang terjerap pada setiap menit adalah menurun (Gambar 14). Pada penjerapan gas ozon di udara lingkungan tidak ada batasan bentuk kurva dari konsentrasi gas ozon yang terjerap setiap menit, karena gas ozon di udara tidak dapat diperkirakan perubahan setiap saatnya.

4.3. Kurva Kalibrasi dan Nilai

Koefisien Absorpsi

Pengenceran dan validasi data konsentrasi gas ozon yang terjerap berdasarkan data Lab PPLH IPB (Lampiran 1). Kurva kalibrasi antara transmitansi dan konsentrasi (Gambar 15) menunjukkan bahwa konsentrasi gas ozon yang terjerap semakin besar sehingga mengakibatkan cahaya yang diteruskan semakin kecil karena diserap oleh larutan pada panjang gelombang absorpsi gas ozon dalam larutan KI. Hasil perhitungan konsentrasi dengan pengujian di PPLH IPB ditunjukan pada Gambar 15, semakin besar konsentrasi gas ozon yang terjerap semakin kecil cahaya yang ditransmisikan dan perubahan ini terjadi secara eksponensial. Pada penelitian ini memanfaatkan perubahan konsentrasi dan ketebalan dibuat tetap.

Koefisien absorpsi merupakan sifat penyerapan cahaya oleh larutan, hal ini menandakan bahwa seberapa besar larutan tersebut menyerap cahaya saat dilewatkan. Berdasarkan pada Gambar 15, diperoleh rata-rata koefisien absorpsi 43.5 m2/μg dari persamaan garis sesuai dengan persamaan Beer-Lambert dan nilai ini digunakan sebagai dasar untuk desain kristal fotonik untuk mendeteksi gas ozon sesuai dengan panjang gelombang absorpsi gas ozon dalam larutan penjerap.

Berdasarkan kurva kalibrasi dapat diambil linearitas karakteristik sensor pada selang konsentrasi tertentu. Gambar 16 menunjukkan kurva hasil linearitas dengan selang konsentrasi sekitar 1.5 –17 μg/m3 dandengan menggunakan metode spektroskopi diperoleh nilai rata-rata sensitivitas sekitar 0.0312

%/(μg/m3

), satuan dinyatakan dalam persen per konsentrasi. 0 2 4 6 8 10

0 10 20 30

Ko n se n tras i ( μ g /m 3) Waktu (menit) 0 2 4 6 8

0 10 20 30

Ko n se n tras i ( μ g /m 3) Waktu (menit)

(21)

(a)

(b)

Gambar 15 Kalibrasi hubungan transmitansi dan konsentrasi. (a) pada tekanan -40 kPa. (b) pada tekanan -70 kPa.

(a)

(b)

Gambar 16 Linearitas untuk mendeteksi gas ozon dengan konsep Beer-Lambert. (a) pada tekanan -40 kPa. (b) pada tekanan -70 kPa.

4.4. Desain Sensor Kristal Fotonik Satu

Dimensi

Simulasi dengan bantuan software filmstar dilakukan sebelum melakukan fabrikasi. Puncak transmitansi PPB pada kristal fotonik di desain pada panjang gelombang absorpsi gas ozon dalam larutan penjerap KI yaitu 352 nm (Gambar 17). Sehingga sensor berbasis kristal fotonik satu dimensi untuk mendeteksi gas ozon spesifik pada panjang gelombang absorpsinya.

Sensor kristal fotonik dibuat dengan lapisan tipis dengan pola M=5, N=6 dan L=1. Lapisan defect pertama dibuat tetap dengandua kali ketebalan indeks bias tinggi (high index) yang berfungsi sebagai regulator dan defect kedua dikosongkan yang berfungsi sebagai reseptor, untuk pendeteksian sampel yang dilewatkan. Material yang digunakan adalah OS-5 dengan indeks bias 2.1 (high index) dan MgF2 dengan indeks bias 1.38 (low index). Substrat-1 (S1) dan substrat-2 (S2) menggunakan material BK-7 dengan indeks bias 1.52 (Gambar 18).

y = 116.67e-0.041x

R² = 0.999

y = 86.761e-0.039x

R² = 0.971 0 20 40 60 80 100 120

0 50 100

T ra n sm it an si (% )

konsentrasi (μg/m3₎

Hasil Perhitungan Validasi PPLH

y = 107.93e-0.046x

R² = 0.9955

y = 94.69e-0.047x

R² = 0.9954 0 20 40 60 80 100 120

0 20 40 60

T ra n sm it an si (% )

konsentrasi (μg/m3₎

Hasil Perhitungan Validasi PPLH

y = -0.0301x + 2.086 R² = 0.9841

0 0.5 1 1.5 2 2.5

0 5 10 15 20

)

Konsentrasi (μg/m3₎

y = -0.0323x + 2.042 R² = 0.9984

0 0.5 1 1.5 2 2.5

0 5 10 15 20

L o g ( T )

(22)

Gambar 17 Desain PPB kristal fotonik pada panjang gelombang absorpi gas ozon dalam larutan penjerap KI.

Gambar 18 Desain kristal fotonik satu dimensi dengan dua defect.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Panjang gelombang absorpsi gas ozon dalam larutan KI berada pada daerah ultraviolet yaitu 351.58 nm.

Data real-time menunjukkan nilai konsentrasi gas ozon yang terjerap dalam larutan KI, memberikan respon yang eksponensial terhadap perubahan intensitas cahaya yang dilewatkan.

Konsentrasi gas ozon yang terjerap dalam larutan KI dapat ditentukan melalui pengenceran sampel dan membandingkan data hasil analisis dari Lab PPLH. Semakin sedikit cahaya yang diteruskan maka konsentrasi gas ozon yang terjerap semakin besar, sehingga kurva kalibrasi hubungan antara konsentrasi dengan transmitansi dapat ditentukan. Konsentrasi gas ozon yang terjerap semakin lama semakin tinggi dan transmitansi semakin rendah.

Koefisien absorpsi gas ozon di dalam larutan penjerap KI ditentukan dari persamaan garis pada kurva kalibrasi diperoleh 43.5 m2/μg dan nilai ini menjadi dasar desain pembuatan sensor kristal fotonik untuk

mendeteksi gas ozon dengan panjang gelombang absorpsinya.

5.2. Saran

Penelitian selanjutnya diharapkan pengukuran gas ozon tanpa menggunakan reagent dan membuat luas penampang sensor berukuran lebih besar sehingga peluang partikel terdeteksi lebih besar.

DAFTAR PUSTAKA

1. [Anonim]. Dampak polusi udara. 1 April 2010. web. 20 Oktober 2010. <http://wart awarga.gunadarma.ac.id/2010/04/dampak -polusi-udara-2/>

2. [BAPEDAL] Badan Pengendalian Dampak Lingkungan. 1998. Pedoman Teknis Perhitungan dan Pelaporan Serta Informasi Indeks Standar Pencemar Udara ISPU).

3. [SNI] Standar Nasional Indonesia. 2005. Udara ambien – Bagian 8: cara uji kadar oksidan dengan metoda neutral buffer kalium iodida (NBKI) menggunakan spektrofotometer. SNI 19-7119.8-2005. Jakarta : Badan Standarisasi Nasional.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80

300 350 400

T ran sm itan si (%) T ran sm itan si (%)

Panjang gelombang (nm)

Panjang gelombang operasi PPB kristal fotonik

(23)

4. [Anonim]. Lapisan ozon. Asdep Urusan Pengendalian Dampak Perubahan Iklim Kementerian Negara Lingkungan Hidup Republik Indonesia. 2010. Web. 20 Oktober 2010. <http://www.ozonindonesi a.org/index.php?table=ozon&view=true& no=2>

5. West B, Sandman PM, Greenberg MR. 1998. Paduan Pemberitaan Lingkungan Hidup. Yayasan Obor Indonesia.

6. Soetrisno. Peringatan polusi global ozon. 24 Oktober 2008. Web. 20 Oktober

2010.<http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_lingkungan/p eringatan-polusi-ozon-global/>

7. Winarno FG, Fardiaz D, Fardiaz S. 1973. Spektroskopi. Bogor : Departemen Teknologi Hasil Pertanian, IPB.

8. Maddu A. 2010. Pedoman praktikum eksperimen fisika II. Bogor : Laboraturium Fisika Lanjut, Departemen Fisika, Institut Pertanian Bogor.

9. Tim penyusun. 2007. Spektroskopi. Yogyakarta : Fakultas Farmasi, Universitas Shanata Dharma.

10. Sirait RA. 2009. Penerapan metode spektrofotometri ultraviolet pada penetapan kadar nifedipin dalam sediaan tablet [Skripsi]. Medan: Universitas Sumatra Utara.

11. Carlos RC. Beer lambert. 2006. Web. 12 November 2011.<http://en.wikipedia.org/ wiki/File:Beer_lambert.png>

12. Joni IM. 2007. Diktat Mata Kuliah Pengantar Biospektroskopi. Bandung: Universitas Padjajaran.

13. Kurniawan C. 2010. Analisis kopling medan elektromagnetik transverse magnetic (TM) pada kristal fotonik 2D dengan defect indeks bias simetrik menggunakan metode tensor green [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor, IPB.

14. Hardhienata H. 2005. Analisis relasi disperse gelombang elektromagnetik datar stasioner dalam kristal fotonik

kuasi-periodik satu dimensi [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor, IPB. 15. Joannopoulos JD, Johnson SG, Winn JN.

2008. Photonic Crystal, Molding the Flow of Light. United Kingdom: Princeton University Press.

16. Alatas H. OptIPB sensor, sensor optik berbasis kristal fotonik satu dimensi. 27 Maret 2010. Web . 20 Oktober 2010. <http://alatas.staff.ipb.ac.id/2010/03/27/o ptip/>

17. Rahmat M. 2010. Development of air quality index measurement system based on 1D photonic crystal [Disertasi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor, IPB. 18. Rahmat M. 2009. Design and fabrication

of one-dimensonal photonic crystal as a real time optical sensor for sugar solution concentration detection [Tesis]. Bogor: Institut Pertanian Bogor, IPB.

19. Hardhienata H. 2005. Analisis relasi

disperse gelombang elektromagnetik

datar stasioner dalam kristal fotonik kuasi-periodik satu dimensi [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor, IPB. 20. Joannopoulos JD, Johnson SG, Winn JN.

2008. Photonic Crystal, Molding the Flow of Light. United Kingdom: Princeton University Press.

21. Alatas H. OptIPB sensor, sensor optik berbasis kristal fotonik satu dimensi. 27 Maret 2010. Web . 20 Oktober 2010. <http://alatas.staff.ipb.ac.id/2010/03/27/o ptip/>

22. Rahmat M. 2010. Development of air quality index measurement system based on 1D photonic crystal [Disertasi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor, IPB. 23. Rahmat M. 2009. Design and fabrication

of one-dimensonal photonic crystal as a real time optical sensor for sugar solution concentration detection [Tesis]. Bogor: Institut Pertanian Bogor, IPB.

(24)

(25)

Lampiran 1. Data lapangan proses penjerapan dan perhitungan konsentrasi gas ozon.

Hari/Tanggal

: Rabu, 19 Oktober 2011

Tekanan

: -40 kPa

Panjang Gelombang : 354,28 nm

Data penjerapan gas ozon secara

real-time

dengan laju alir 0.4 liter/menit

Waktu (menit)

Suhu (oC)

Kelembaban (%)

Tekanan (kPa)*

Intensitas

(counts) Intensitas (watt /m2)**

Konsentrasi

(μg/m3 )***

Perubahan konsentrasi

(μg/m3 )****

ppb ISPU Status

0 28.9 67 -0.3 5039.00 - - - -

1 28.9 67 -0.9 4750.72

2.91E+04

-12.52300 0.000000

-

2 28.9 67 -1.2 4490.88

2.76E+04

-4.487590 8.035359

-

3 28.9 67 -1.6 4235.06

2.60E+04

3.891145 8.378740 3.891145

1.62 Baik

4 28.9 67 -1.7 3967.40

2.43E+04

13.21779 9.326647 13.21779

5.51 Baik

5 28.9 67 -1.8 3750.81

2.30E+04

21.23767 8.019879 21.23767

8.85 Baik

6 28.9 67 -1.8 3553.24

2.18E+04

28.96795 7.730279 28.96795

12.07 Baik

7 29 66 -1.8 3375.24

2.07E+04

36.30987 7.341919 36.30987

15.13 Baik

8 29 67 -1.8 3224.96

1.98E+04

42.81642 6.506555 42.81642

17.84 Baik

9 29.2 71 -1.8 3082.44

1.89E+04

49.27343 6.457008 49.27343

20.53 Baik

10 29.3 70 -1.9 2977.26

1.83E+04

54.23316 4.959725 54.23316

22.60 Baik

11 29.3 69 -1.9 2868.22

1.76E+04

59.56341 5.330255 59.56341

24.82 Baik

12 29.3 68 -1.9 2776.78

1.70E+04

64.19193 4.628521 64.19193

26.75 Baik

13 29.3 67 -1.8 2703.91

1.66E+04

67.99095 3.799016 67.99095

28.33 Baik

14 29.2 67 -1.9 2637.38

1.62E+04

71.54993 3.558982 71.54993

29.81 Baik

15 29.2 66 -1.9 2590.20

1.59E+04

74.12863 2.578701 74.12863

30.89 Baik

(26)

Lanjutan Lampiran 1

Keterangan :

Tanda – menunjukkan tidak ada gas ozon yang terdeteksi *) Tanda negatif (-) menunjukkan di bawah tekanan lingkungan. **) Nilai intensitas dikonversi berdasarkan Lampiran 4.

***) Nilai konsentrasi diperoleh dengan persamaan y=4352e-0.007x , dari kurva kalibrasi hasil dari normalisasi ****) Nilai konsentrasi merupakan selisih konsentrasi dengan waktu sebelumnya

Waktu (menit)

Suhu (oC)

Kelembaban (%)

Tekanan (kPa)*

Intensitas

(counts) Intensitas (watt /m2)**

Konsentrasi

(μg/m3 )***

Perubahan konsentrasi

(μg/m3 )****

ppb ISPU Status 16 29.2 66 -1.9 2546.01

1.56E+04

76.58687 2.458238 76.58687

31.91 Baik

17 29.2 66 -1.9 2502.00

1.53E+04

79.07787 2.491002 79.07787

32.95 Baik

18 29.2 66 -1.9 2484.86

1.52E+04

80.05988 0.982013 80.05988

33.36 Baik

19 29.2 66 -1.9 2464.15

1.51E+04

81.25551 1.195628 81.25551

33.86 Baik

20 29.2 66 -1.9 2442.52

1.50E+04

82.51503 1.259518 82.51503

34.38 Baik

21 29.2 65 -1.9 2436.74

1.49E+04

82.85349 0.338459 82.85349

34.52 Baik

22 29.2 65 -1.9 2430.11

1.49E+04

83.24271 0.389222 83.24271

34.68 Baik

23 29.2 65 -1.9 2420.96

1.49E+04

83.78162 0.538910 83.78162

34.91 Baik

24 29.2 65 -1.9 2423.28

1.49E+04

83.64479 0.000000 83.64479

34.85 Baik

25 29.2 65 -1.9 2436.45

1.49E+04

82.87049 0.000000 82.87049

34.53 Baik

26 29.2 65 -1.9 2430.49

1.49E+04

83.22038 0.349883 83.22038

34.68 Baik

27 29.2 65 -1.9 2444.18

1.50E+04

82.41797 0.000000 82.41797

34.34 Baik

28 29.2 65 -1.9 2461.94

1.51E+04

81.38369 0.000000 81.38369

33.91 Baik

29 29.3 65 -1.9 2472.60

1.52E+04

80.76647 0.000000 80.76647

33.65 Baik

30 29.3 65 -1.9 2488.28

1.53E+04

79.86340 0.000000 79.86340

33.28 Baik

(27)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

0 20 40 60 80 100 120

ten

sitas

(

)

Konsentrasi (μg/m3₎ y = 4352e-0.007x

R² = 0.8596

Lanjutan Lampiran 1

Data proses pengencearan sampel gas ozon, 19 Oktober 2011.

Lanjutan Lampiran 1

V + dV

T(%)

Konsentrasi

perhitungan

(μg/m

)

Konsentrasi

PPLH

(μg/m

)

Intensitas

(counts)*

5

1.210 111.6533

111.653300

2420.960

6

2.327 93.04439

2447.549

7

4.990 79.75234

2510.940

8

6.811 69.78329

2554.287

9

9.429 62.02960

2616.606

10

12.439 55.82664

34.715090

2688.257

6

17.393 46.52220

2806.183

7

23.215 39.87617

2944.770

8

28.462 34.89165

3069.671

9

33.944 31.01480

3200.165

10

38.323 27.91332

24.930230

3304.404

6

42.651 23.26110

3407.428

7

50.153 19.93808

3586.007

8

55.475 17.44582

3712.692

9

61.274 15.50740

3850.733

10

66.000 13.95666

7.139563

3963.231

6

73.355 11.63055

4138.311

7

75.361 9.969042

4186.062

8

81.763 8.722912

4338.456

9

83.128 7.753699

4370.949

10

87.671 6.978329

1.579980

4479.091

6

92.732 5.815275

4599.564

7

97.537 4.984521

4713.943

8

99.082 4.361456

1.357597

4750.720

Dari data pengenceran dapat dibuat hubungan konsentrasi dan

intensitas cahaya. Persamaan kurva dapat digunakan untuk

menentukan nilai konsentrasi dari data

real-time

.

Keterangan :

*) Nilai intensitas dari hasil normalisasi pada Lampiran 3.

(28)

Lanjutan Lampiran 1

Hari/Tanggal

: Kamis, 27 Oktober 2011

Tekanan

: - 70 kPa

Panjang Gelombang : 357,39 nm

Data penjerapan gas ozon secara

real-time

dengan laju alir 0.4 liter/menit

Waktu

(menit)

Suhu

(

C)

Kelembaban

(%)

Tekanan

(kPa)

Intensitas

(counts)

Intensitas

(watt /m

)

Konsentrasi

(μg/m

)

***

Perubahan

konsentrasi

(μg/m

)

****

ppb

ISPU

Status

0

28.9

70 -0.3

4124.43

-

1

28.9

70

0.0 4067.68

2.50E+04

0.414021

0.414021 0.414021

0.173 Baik

2

28.9

70

0.2 3893.72

2.39E+04

2.235180

1.821159 2.235180

0.931 Baik

3

28.9

70

0.3 3497.12

2.15E+04

6.711231

4.476051 6.711231

2.796 Baik

4

28.9

70

0.3 3127.10

1.92E+04

11.37097

4.659738 11.37097

4.738 Baik

5

29.0

69

0.3 2744.44

1.69E+04

16.80968

5.438709 16.80968

7.004 Baik

6

29.0

69

0.3 2542.49

1.56E+04

19.99439

3.184714 19.99439

8.331 Baik

7

29.0

69

0.3 2479.27

1.52E+04

21.04355

1.049156 21.04355

8.768 Baik

8

29.0

68

0.3 2306.65

1.42E+04

24.05054

3.006996 24.05054

10.021 Baik

9

29.0

68

0.2 2196.07

1.35E+04

26.09750

2.046952 26.09750

10.874 Baik

10

29.0

68

0.3 2137.68

1.31E+04

27.22034

1.122845 27.22034

11.342 Baik

11

29.0

68

0.4 2056.46

1.26E+04

28.83430

1.613961 28.83430

12.014 Baik

12

29.0

68

0.2 1978.52

1.22E+04

30.44418

1.609874 30.44418

12.685 Baik

13

29.0

68

0.3 1904.23

1.17E+04

32.03882

1.594640 32.03882

13.350 Baik

14

29.0

68

0.3 1860.53

1.14E+04

33.00616

0.967347 33.00616

13.753 Baik

15

29.0

68

0.2 1808.41

1.11E+04

34.19005

1.183891 34.19005

14.246 Baik

16

29.0

68

0.2 1756.87

1.08E+04

35.39481

1.204758 35.39481

14.748 Baik

(29)

Lanjutan Lampiran 1

Keterangan :

Tanda – menunjukkan tidak ada gas ozon yang terdeteksi *) Tanda negatif (-) menunjukkan di bawah tekanan lingkungan **) Nilai intensitas dikonversi berdasarkan Lampiran 4.

***) Nilai konsentrasi diperoleh dengan persamaan y=4108.3e-0.024x , dari kurva kalibrasi hasil dari normalisasi ****) Nilai konsentrasi merupakan selisih konsentrasi dengan waktu sebelumnya

Waktu

(menit)

Suhu

(

C)

Kelembaban

(%)

Tekanan

(kPa)

Intensitas

(counts)

Intensitas

(watt /m

)

Konsentrasi

(μg/m

)

***

Perubahan

konsentrasi

(μg/m

)

****

ppb

ISPU

Status

18

29.0

68

0.2 1623.42

9.98E+03

38.68643

1.270905

38.68643

16.119 Baik

19

29.0

68

0.2 1611.01

9.91E+03

39.00617

0.319738

39.00617

16.253 Baik

20

29.0

68

0.2 1522.14

9.36E+03

41.37050

2.364336

41.37050

17.238 Baik

21

29.0

68

0.3 1471.04

9.05E+03

42.79332

1.422817

42.79332

17.831 Baik

22

29.0

68

0.4 1720.43

1.06E+04

36.26813

0.000000

36.26813

15.112 Baik

23

29.1

68

0.2 1693.55

1.04E+04

36.92427

0.656139

36.92427

15.385 Baik

24

29.1

67

0.2 1441.49

8.86E+03

43.63883

6.714567

43.63883

18.183 Baik

25

29.1

67

0.2 1438.33

8.84E+03

43.73027

0.091441

43.73027

18.221 Baik

26

29.1

67

0.3 1375.14

8.46E+03

45.60224

1.871966

45.60224

19.001 Baik

27

29.1

67

0.3 1370.01

8.42E+03

45.75797

0.155729

45.75797

19.066 Baik

28

29.1

67

0.2 1335.89

8.22E+03

46.80882

1.050846

46.80882

19.504 Baik

29

29.1

67

0.2 1238.02

7.61E+03

49.97900

3.170184

49.97900

20.825 Baik

30

29.1

67

0.3 1192.00

7.33E+03

51.55736

1.578365

51.55736

21.482 Baik

(30)

Lanjutan Lampiran 1

Data proses pengencearan sampel gas ozon, 27 Oktober 2011.

Lanjutan Lampiran 1

V + dV T(%)

Konsentrasi perhitungan

(μg/m3

)

Konsentrasi PPLH (μg/m3

)

Intensitas

(counts)* V + dV T(%)

Konsentrasi perhitungan

(μg/m3

)

Konsentrasi PPLH (μg/m3

)

Intensitas

(counts)* V + dV T(%)

Konsentrasi perhitungan

(μg/m3

)

Konsentrasi PPLH (μg/m3

)

Intensitas (counts)*

5.0 6.437 56.96240 56.9624 1192.00 10.0 58.373 14.24060 11.6246 2852.79 10.0 90.036 3.560150 1.0089 3865.29

5.5 10.173 51.78400 1311.47 5.5 61.444 12.94600 2950.99 5.5 90.061 3.236500 3866.09

6.0 12.303 47.46867 1379.58 6.0 63.746 11.86717 3024.60 6.0 91.828 2.966792 3922.60

6.5 13.496 43.81723 1417.73 6.5 64.867 10.95431 3060.45 6.5 91.892 2.738577 3924.64

7.0 17.17 40.68743 1535.22 7.0 70.072 10.17186 3226.89 7.0 93.157 2.542964 3965.10

7.5 19.34 37.97493 1604.61 7.5 72.204 9.493733 3295.07 7.5 94.081 2.373433 3994.64

8.0 19.474 35.60150 1608.89 8.0 72.442 8.900375 3302.68 8.0 94.567 2.225094 4010.18

8.5 21.755 33.50729 1681.83 8.5 75.593 8.376824 3403.44 8.5 94.534 2.094206 4009.13

9.0 23.295 31.64578 1731.08 9.0 76.515 7.911444 3432.92 9.0 95.154 1.977861 4028.96

9.5 28.423 29.98021 1895.06 9.5 77.224 7.495053 3455.60 9.5 95.518 1.873763 4040.59

10.0 30.535 28.48120 25.5577 1962.60 10.0 77.521 7.120300 1.672 3465.09 10.0 96.365 1.780075 0.5666 4067.68

5.5 34.357 25.89200 2084.81 5.5 79.601 6.473000 3531.61

6.0 38.458 23.73433 2215.95 6.0 81.112 5.933583 3579.93

6.5 39.361 21.90862 2244.83 6.5 80.346 5.477154 3555.43

7.0 44.803 20.34371 2418.85 7.0 83.929 5.085929 3670.01

7.5 46.705 18.98747 2479.67 7.5 84.769 4.746867 3696.87

8.0 50.908 17.80075 2614.08 8.0 86.698 4.450188 3758.55

8.5 52.787 16.75365 2674.16 8.5 86.739 4.188412 3759.86

9.0 54.103 15.82289 2716.24 9.0 87.966 3.955722 3799.10

9.5 55.343 14.99011 2755.90 9.5 88.323 3.747526 3810.52

Keterangan :

(31)

y = 4108.3e-0.024x R² = 0.986

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

0 10 20 30 40 50 60

ten

sitas

(

)

Konsentrasi (μg/m3₎

Lanjutan Lampiran 1

Dari data pengenceran dapat dibuat kurva hubungan intensitas cahaya

dan konsentrasi. Persamaan kurva dapat digunakan untuk menentukan

nilai konsentrasi dari data

real-time

.

(32)

Lampiran 2. Perhitungan menentukan nilai konsentrasi pada setiap titik

pengenceran.

(

₎

Keterangan :

V0

= volum awal sampel (mL)

dV = penambahan volum setelah sampel ditambahkan dengan larutan kalium

iodida

(mL)

C

= konsentrasi sampel yang dihitung (g/m

)

C0

= konsentrasi awal sampel (g/m

)

Lampiran 3. Perhitungan normalisasi menentukan nilai intensitas dari transmitansi

pada proses pengenceran.

Keterangan :

I

max

= intensitas maximum pada proses penjerapan secara

real-time

(

counts

)

Imin = intensitas minimum pada proses penjerapan secara

real-time

(

counts

)

I

= intensitas pada waktu tertentu untuk proses pengenceran sampel

(

counts

)

Tmax

= transmitansi maximum pada proses pengenceran sampel (%)

T

min

= transmitansi minimum pada proses pengenceran sampel (%)

T

= transmitansi pada waktu tertentu untuk proses pengenceran sampel (%)

Lampiran 4. Konversi satuan nilai intensitas dari

counts

menjadi watt/m

.

sedangkan

Keterangan :

E = energi cahaya (joule)

h =

konstanta

planck

(6.63x10

-34

J.s)

c =

kecepatan cahaya (3x10

m/s)

ɉ

op = panjang gelombang operasi gas ozon (nm)

(33)

Lampiran 5. Perhitungan untuk menentukan nilai indeks standar pencemar udara

(ISPU) dari konsentrasi gas ozon yang terjerap.

Keterangan :

I = ISPU terhitung

Ia = ISPU batas atas

Ib = ISPU batas bawah

Xa = konsentrasi udara lingkungan batas atas (µg/m

)

Xb = konsentrasi udara lingkungan batas bawah (µg/m

)

Xx = konsentrasi udara lingkungan hasil pengukuran (µg/ m

)

(34)

Lampiran 6. Cara uji kadar oksidan dengan metode

neutral buffer

kalium iodida

(NBKI) menggunakan spektrofotometer.

1. Prinsip

Oksidan dari udara lingkungan yang telah dijerap oleh larutan NBKI dan

bereaksi dengan ion iodida membebaskan iod yang berwarna kuning muda.

Konsentrasi larutan ditentukan secara spektrofotometri pada panjang gelombang

352 nm.

2. Bahan

2.1. Larutan penjerap oksidan

a)

10 g kalium iodida (KI) dilarutkan dalam 200 mL air suling.

b)

Pada tempat yang lain 35,82 g dinatrium hidrogen fosfat dodekahidrat

(Na

HPO

.12H

0) dan 13,6 g kalium dihidrogen fosfat (KH

PO

)

dilarutkan dengan 500 mL air suling dalam gelas piala.

c)

Larutan kalium iodida ditambahkan dan diaduk sampai homogen,

berfungsi sebagai larutan penyangga.

d)

Larutan ini diencerkan sampai volum 1000 mL dalam labu ukur dan

disimpan selama paling sedikit 1 hari.

e)

Kemudian pH diatur pada 6,8 ± 0,2 menggunakan larutan natrium

hidroksida (NaOH) 1% (b/v) atau asam fosfat (H3PO4) 1% (b/v).

Catatan :

35,82 g Na2HPO4.12H20 dapat diganti dengan 14,2 g dinatrium

hidrogen fosfat (Na

HPO

).

2.2. Larutan induk iodida (I

) 0,05 N

a)

16 g KI dan 3,173 g kristal I2 dimasukan secara berturut-turut ke dalam

labu ukur 500 mL.

b)

Kemudian dilarutkan dengan air suling, dan labu diisi hingga tepat tanda

tera dan dihomogenkan.

c)

Larutan disimpan pada suhu ruang paling sedikit selama 1 hari.

d)

Larutan dipindahkan ke dalam botol gelap dan disimpan di lemari

pendingin.

2.3. Pembuatan larutan standar iodida (I

)

a)

5 mL larutan induk iodida 0,05 N dimasukan menggunakan pipet ke dalam

labu ukur 100 mL, kemudian diencerkan dengan air suling sampai tanda

tera lalu dihomogenkan.

b)

4 mL larutan hasil pengerjaan pada 2.3 butir a) dimasukan menggunakan

pipet ke dalam labu ukur 100 mL, dan ditepatkan dengan larutan penjerap.

Larutan ini digunakan untuk membuat kurva kalibrasi.

(35)

Lanjutan Lampiran 6

3. Pengujian contoh uji

a)

Dalam jangka waktu 30 menit

–

60 menit setelah pengambilan contoh uji,

larutan contoh uji dimasukan ke dalam

cuvette

pada alat spektrofotometer,

lalu diukur intensitas warna kuning yang terbentuk pada panjang

gelombang 352 nm.

b)

Serapan contoh uji dapat diamati kemudian di

hitung jumlah oksidan (μg)

dengan menggunakan kurva kalibrasi.

4. Perhitungan

4.1. Jumlah oksidan dalam larutan standar iodida

Jumlah (μg) oksidan (dihitung sebagai ozon)

dalam 1 mL Iarutan standar iodida

yang digunakan dalam pembuatan kurva kalibrasi dapat dihitung dengan rumus

sebagai berikut:

Keterangan:

O3 =

jumlah oksidan (μg)

N2 = normalitas iodida 0.05 N hasil standarisasi

16 = jumlah ekivalen O3

(0.8 μg/mL) dibagi dengan normalitas

iodida 0.05 N.

4.2. Volum contoh uji udara yang diambil

Volum contoh uji udara yang diambil, dikoreksi pada kondisi normal (25

C, 760

mmHg) dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

Keterangan:

V

= volum udara yang dihisap dikoreksi pada kondisi normal 25

C, 760 mmHg

(liter)

F

=

laju alir volum awal (liter/menit)

F2 = laju alir volum akhir (liter/menit)

t = durasi pengambilan contoh uji (menit)

Pa = tekanan barometer rata-rata selama pengambilan contoh uji (mmHg)

Ta = suhu rata-rata selama pengambilan contoh uji (

K)

298 = konversi suhu pada kondisi normal (25

C) ke dalam kelvin

760 = tekanan udara standar (mmHg).

(36)

Lanjutan Lampiran 6

4.3. Konsentrasi oksidan di udara lingkungan

Konsentrasi oksidan dalam contoh uji dapat dihitung dengan rumus sebagai

berikut :

Keterangan:

C =

konsentrasi oksidan di udara (μg/Nm

)

a = jumlah oksidan dalam contoh uji yang diperoleh dari kurva kalibrasi (

μg)

V = volum udara yang dihisap dikoreksi pada kondisi normal 25

C, 760 mmHg.

5. Linieritas kurva kalibrasi

Koefisien korelasi (r) lebih besar atau sama dengan 0,998 (atau sesuai dengan

kemampuan laboratorium yang bersangkutan) dengan intersepsi lebih kecil atau

sama dengan batas deteksi.

5.1. Pembuatan kurva kalibrasi

a)

Optimalisasi alat spektrofotometer sesuai petunjuk penggunaan alat.

b)

Larutan standar iodida dimasukkan ke dalam masing-masing tabung uji 10

mL, lalu pipet 0 mL, 0.5 mL, 1.0 mL, 1.5 mL, 2.0 mL, dan 3.0 mL.

c)

Larutan penjerap ditambahkan sampai volum larutan 10 mL dan

dihomogenkan.

d)

Masing-masing larutan standar diukur dengan spektrofotometer pada

panjang gelombang 352 nm.

(37)

Lampiran 7. Skema penjerapan gas ozon untuk menentukan panjang gelombang

absorpsi

a.

Penjerapan gas ozon dari udara lingkungan

(38)

(39)

Lampiran 9. Simulasi perubahan transmitansi terhadap perubahan indeks bias

larutan penjerap KI pada sensor kristal fotonik pendeteksi gas ozon.

(40)

Lampiran 10. Gambar

–

gambar alat yang digunakan

a.

Skema tabung penjerap

b.

Lampu LED UV

emitter

c. Tabung isolasi berkapasitas 5 liter

Jalur udara masuk

Jalur udara keluar

Pemecah gelembung (

bubbler

)

(41)

Lanjutan Lampiran 9

d.

Sumber ozon (

ozonizer

)

e. Pengukur laju alir (

flowmeter

)

f.

Spektrofotometer USB4000

ocean optics

g.

Hasil sampel gas ozon yang terjerap dalam larutan kalium iodida

Sampel berwarna kuning muda

(42)

DEDE YULIAS NURUL MIFTAH.

Karakterisasi gas ozon di dalam penjerap kalium

iodida dengan menggunakan metode spektroskopi. Dibimbing oleh

AKHIRUDDIN

MADDU

dan

MAMAT RAHMAT.

Metode pengukuran yang sering digunakan dalam pengukuran gas ozon adalah metode

neutral buffer

kalium iodida (NBKI). Hasil pengukuran tidak ditampilkan pada saat itu

tetapi beberapa jam bahkan hari sesudahnya. Pada penelitian ini gas ozon dijerap

menggunakan larutan penjerap kalium iodida (KI) kemudian diukur menggunakan

metode spektroskopi sebagai tahapan awal pembuatan sensor kristal fotonik untuk

mendeteksi gas ozon. Gas ozon bereaksi dengan larutan penjerap KI menghasilkan

larutan berwarna kuning muda tetapi panjang gelombang absorpsinya berada di daerah

ultraviolet yaitu 351.58 nm. Penelitian ini mengkarakterisasi gas ozon dengan metode

spektroskopi, menghitung konsentrasi gas ozon yang terjerap, menentukan kurva

kalibrasi, menentukan konsentrasi secara

real-time

pada saat penjerapan beserta

menentukan α (koefisien absorpsi) sebagai dasar pembuatan sensor kristal fotonik. Kurva

kalibrasi yang diperoleh menunjukkan peningkatan konsentrasi gas ozon yang terjerap

menyebabkan intensitas yang ditransmisikan semakin menurun secara eksponensial. Nilai

koefisien absorpsi yang diperoleh adalah 43.5 m

/μg

.

(43)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

1.2. Tujuan Penelitian

a. Menentukan panjang gelombang absorpsi gas ozon di dalam larutan penjerap. b. Menentukan kurva real-time penjerapan

gas ozon dan menghitung konsentrasi gas ozon yang bereaksi dengan larutan penjerap.

c. Membuat kurva kalibrasi antara transmitansi dengan konsentrasi gas ozon yang terjerap.

d. Menentukan nilai α (koefisien absorpsi) untuk desain pembuatan sensor kristal fotonik.

1.3. Manfaat Penelitian

Penelitian ini bermanfaat untuk mengetahui tingkat konsentrasi gas ozon yang terjerap dalam larutan penjerap KI dan menentukan desain sensor kristal fotonik sebagai sensor gas ozon.

1.4. Perumusan Masalah

Bagaimana menentukan kurva kalibrasi pengukuran gas ozon di dalam larutan penjerap KI menggunakan metode spektroskopi untuk desain sensor kristal fotonik ?

1.5. Hipotesis

Variasi konsentrasi gas ozon yang terjerap akan memberikan respon yang eksponensial terhadap transmitansi ketika dilewatkan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang tertentu.

1.6. Batasan Masalah

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Definisi

(1)

Lanjutan Lampiran 6

4.3. Konsentrasi oksidan di udara lingkungan

Konsentrasi oksidan dalam contoh uji dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Keterangan:

C = konsentrasi oksidan di udara (μg/Nm3)

a = jumlah oksidan dalam contoh uji yang diperoleh dari kurva kalibrasi (μg) V = volum udara yang dihisap dikoreksi pada kondisi normal 25oC, 760 mmHg. 5. Linieritas kurva kalibrasi

Koefisien korelasi (r) lebih besar atau sama dengan 0,998 (atau sesuai dengan kemampuan laboratorium yang bersangkutan) dengan intersepsi lebih kecil atau sama dengan batas deteksi.

5.1. Pembuatan kurva kalibrasi

a) Optimalisasi alat spektrofotometer sesuai petunjuk penggunaan alat. b) Larutan standar iodida dimasukkan ke dalam masing-masing tabung uji 10

mL, lalu pipet 0 mL, 0.5 mL, 1.0 mL, 1.5 mL, 2.0 mL, dan 3.0 mL.

c) Larutan penjerap ditambahkan sampai volum larutan 10 mL dan dihomogenkan.

d) Masing-masing larutan standar diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 352 nm.

(2)

Lampiran 7. Skema penjerapan gas ozon untuk menentukan panjang gelombang absorpsi

a. Penjerapan gas ozon dari udara lingkungan

(3)

(4)

Lampiran 9. Simulasi perubahan transmitansi terhadap perubahan indeks bias larutan penjerap KI pada sensor kristal fotonik pendeteksi gas ozon.

(5)

Lampiran 10. Gambar – gambar alat yang digunakan

a. Skema tabung penjerap

b. Lampu LED UV emitter c. Tabung isolasi berkapasitas 5 liter Jalur udara masuk

Jalur udara keluar

Pemecah gelembung (bubbler)

(6)

Lanjutan Lampiran 9

d. Sumber ozon (ozonizer) e. Pengukur laju alir (flowmeter)

f. Spektrofotometer USB4000 ocean optics

g. Hasil sampel gas ozon yang terjerap dalam larutan kalium iodida Sampel berwarna kuning muda