-, Atikah and Sulistyarti, Hermin and Noor, Johan Andoyo Effendi and Fardiah, Qonitah (2008) Pengembangan Elektroda Selektif Ion Timbal(II) Tipe Kawat Terlapis yang Sederhana dan Murah Sebagai Sensor Potensiometri Lingkungan Logam Berat Timbal(II). Project Report. Malang, Lembaga Penelitian Dan Pengabdian Kepada Masyarakat Universitas Brawijaya. (Unpublished)
Abstract
Penelitian ini dilakukan untuk mengembangkan suatu prototipe elektroda selektif ion timbal(II) sebagai anion PbCl42- tipe kawat terlapis yang dapat digunakan sebagai sensor potensiometri lingkungan dari logam berat timbal(II) di lingkungan yang akurat, cepat, sederhana, dan murah. Pemantauan pencemaran Pb dalam lingkungan sangat penting dalam mewujudkan keamanan lingkungan di Indonesia karena logam Pb merupakan elemen stabil (non biodegradable) yang sangat toksik bagi manusia dan hewan karena menimbulkan efek negatif pada susunan syaraf pusat, sistem reproduksi, pencernaan, sistem pembuluh darah jantung serta ginjal. Konsentrasi Pb dalam darah ≥ 10/dL dapat menimbulkan penurunan kecerdasan dan penurunan perkembangan syaraf anak-anak. Tujuan dari penelitian ini adalah mengembangkan pembuatan elektroda tipe kawat terlapis yang selektif terhadap ion timbal(II) sebagai anion PbCl42- serta dapat digunakan sebagai metoda alternatif untuk mendeteksi kadar logam berat timbal(II) di lapangan. Unuk mencapai tujuan tersebut dilakukan tahapan penelitian sebagai berikut: (1) membuat badan elektroda yang terdiri dari teflon, plastic polietilen (PE), dan kawat platina (Ø 0,5 mm), (2) optimasi komposisi membran berbahan aktif (Aliguat 336)2-PbCl4 atau metiltrioktilamoniumtetrakloroplumbat(II), bahan pendukung campuran polivinilklorida (PVC), plasticizer dibutilftalat (DBP), peukar kation di(2-etil heksil) asam fosfat (D2EHPA) dalam pelarut tetrahidrofuran (THF), (3) membuat konstruksi elektroda selektif ion (ESI) timbal(II) tipe kawat terlapis yang terdiri dari dari: badan elektroda, membran dan kabel koaksial RG-58 sebagai penghubung ESI ke alat potensiometer, (4) mengkarakterisasi sifat dasar ESI timbal(II) sebelum diaplikasikan untuk pengukuran Pb(II) dilapangan guna mengetahui kualitas parameter operasionalnya meliputi: faktor Nernst dan rentang konsentrasi pengukuran, reprodusibilitas pembuatannya, perubahan potensial standar kondisional (Eo) terhadap waktu, waktu respon, usia pemakaian, stabilitas terhadap pH dan temperatur, waktu prakondisi dalam larutan ion yang disensornya (Na2PbCl4 0,05 M), selektivitas terhadap ion-ion asing yang terdapat dalam air limbah menggunakan metoda larutan tercampur dengan konsentrasi ion asing tetap 10-3 M dan ion utama PbCl42- bervariasi 5.10-8 – 5.10-2 M. Evaluasi dilakukan berdasarkan besarnya penyimpangan harga faktor Nernst ESI Pb(II) yang dibuat terhadap harga teoritisnya untuk anion divalent -29,6 mV/decade konsentrasi PbCl42- serta harga koefisien selektivitas ESI terhadap ion utama dan ion asing (Ki,j), (5) mengaplikasikan ESI Pb(II) pada analisis Pb(II) sebagai anion PbCl42- dalam air limbah buatan secara potensiometri yang hasilnya dibandingkan dengan metoda baku spektrofotometri serapan atom (AAS). Parameter yang dibandingkan adalah sensitivitas metoda, kesalahan yang diberikan serta kemudahan dalam pelaksanaan analisis. Dari hasil penelitian diperoleh ESI Pb(II) bermembran dengan komposisi (% berat) 4% metiltrioktilamoniumtetrakloroplumbat(II), 30% PVC, 65,5% DBP, 0,5% D2EHPA dalam pelarut THF (1:3 % b/v) yang dilapiskan pada kawat platina berdiameter 0,5 mm dan dihubungkan langsung ke alat potensiometer oleh kabel koaksial RG-58 menunjukkan ukuran kecil, konstruksinya sederhana, respon Nernstian dengan harga faktor Nernst -29,25 mV/dekade konsentrasi pada rentang konsentrasi 5.10-7-5.10-2 M (0,0135-10.350 ppm PbCl42-), limit deteksi 5.10-7 M atau 0,0135 ppm PbCl42-, mempunyai reprodusibilitas pembuatan yang baik, waktu respon cepat (30 detik) potensial elektroda bervariasi ± 0,32 mV/jam karena perubahan harga Eo tanpa merubah sensitivitas respon, stabil terhadap pH 3-7 dan temperature 25-50oC, ESI masih dapat digunakan dalam waktu 2 bulan, memerlukan prakondisi dalam larutan Na2PbCl4 0,05 M minimal 3 jam, kinerja ESI menunjukkan selektivitas lebih besar terhadap ion Pb(II) yang disensornya dibandingkan terhadap ion asing, dengan urutan selektivitas sesuai deret Hofmeister: PbCl42-> S2- > NO3- >NO2- > Br-. Aplikasi ESI pada penentuan PbCl42- dalam air limbah buatan pada konsentrasi 0,1–103 ppm memberikan kesalahan 0,04-3,8% sedangkan metoda AAS memberikan kesalahan 0,1-1,62%. Dari hasil penelitian ini dapat dinyatakan bahwa ESI PbCl42- tipe kawat terlapis yang dihasilkan memiliki karakter optimal untuk analisi timbal(II) sebagai anion PbCl42- secara potensiometri pada penentuan timbal(II) dalam air limbah buatan pada konsentrasi 0,1-103 ppm dengan kesalahan ≤ 3,8% dapat menggantikan metoda spektrofotometri serapan atom (AAS). Dibandingkan metoda AAS metoda potensiometri memiliki kelebihan lebih cepat, sederhana dan murah.
English Abstract
The research has been done in order to develop a prototype coated wire lead(II) as PbCl42- anion selective electrode wich is can be used as an environmental potentiometric sensor of lead(II) wich is has relatively fast response, simplicity, speed, and low cost. Monitoring lead(II) in environment is urgent need in order to make safety environment in Indonesia, bacause lead is an extremely stable element catagorized as a heavy metals. It is very toxic to human and animals, because lead can adversely affect the developing nervous system in children at ≥ 10 µg/dL in blood, including learning disabilities and reduced fertility in women. The aim of the research is to develope preparation of coated wire electrodes (CWE) wich are selective to lead(II) ion as PbCl42- anion and can be used as alternative methods to determine the lead level in the field analysis. To achieve these goal, a research has been carried out as follow: (1) preparation of electrode's body consist of teflon, polyethilene plastic and platinum wire (Ø 0.5 mm), (2) optimation of membrane composition base on (Aliquat 336)2- PbCl4 (methyltrioctyl ammonium tetrachloroplumbate(II) as an active material impregnated in a matrix mixture of polyninyl chloride, dibuthylphtalate, D2EHPA dissolved in tetrhydrofuran (THF), (3) making coated wire lead(II) ion selective electrode (lead(II) CWE) construction consit of electrode's body, membrane and coaxial cable to join lead(II) CWE to a potentiometer, (4) to characterize the basic properties of lead(II) ion selective electrode (ISE) before their application to measuring lead(II) ion in field analysis in order to be able to know their operational parameters quality. These included of: Nernstxs factor (sensitivity) and linierity response (limit detection), rebproducibility of their production, change of E° (the conditional standart potential electrode), response time, life time, stability to pH and temperature, soaking time in Na2PbCl4 0,05 M solution, selectivity toward foreign ion in wastewater using a mixture solution method with a fix concentration of interfering ion of 5.10-3 M and primary ion in concentration range of 5.10-8 -5.10-2 M. Evaluation toward their quality has been carried out based on the magnitude deviation of lead(II) ion CWE's Nernst factor compared to their theoretical value of -29.6 mV/concentration decade, (5) application these lead(II) ion CWE in artificial I wastewater potentiometric analysis and their result compare to the atomic absorption spectrophotometric standard method. The parameter to be compare are: sensitivity, accuracy and ease of preparation and procedures. The result showed that membranes containing different PVC/plasticizer ratios were studied and the optimum composition found was 30,0 wt.% of powdered PVC, 65.5 wt.% of plasticizer DBP and 4 wt.% of the corresponding ionophore (Aliquat 336-PbCl4), 0.5 wt% of D2EHPA. These were mixed in THF (1:3 volume) and deposited directly onto a platinum wire approximately 0.5 mm in diameter whose tip had been melted in flame to form a spherical button was soldered to a length of RG-58 coaxial cable to a potentiometer showed have: a small size, simple configuration, a Nernstian response with a slope (Nernst's factor of 29.25 mV/decade) over a lead(II) as PbCl42- ion in concentration range of 5.10-7 - 5.10-2 M or 0.0135-10,350 ppm of PbCl42-, detection limit of 5.10-7 M or 0.0135 ppm. It was found to be reproducible, the response time of electrode was 30 seconds. The conditional standard electrode potential, E° were varied by ± 0.32 mV/hour with practically unpaired sensitivity performance. The electrode can be used for 2 months, within a pH range of 3-7 and temperature of 25-50°C, the electrode should be soaking in Na2PbCl4 0.05M solution at least 3 hours. The selectivity coefficient of each electrode for various anion were determine using the mixed solution method, that electrode membrane exhibit better selectivity for primary lead(II) ion than that of the other anions including sulphide, nitrate, nitrite and bromide ions in order as Hofmeister: PbCl42-> S2- > NO3- >NO2- > Br-. Application ISE on measuring PbCl4 ion in artificial wastewater anlysis at concentration ranging from 0.1-103.6 ppm gave the error of ≤ 3.8%, while the spectrophotometry method gave of ≤ 1.62%. The result of these research can be concluded the resulting prepared Lead(II) ion CWE showed have a optimum characteristic for potentiometric sensor lead(II) ion as PbCl42- anion in artificial wastewater in concentration ranging of 0.135-103 ppm replace to the spectrophotometric method and showed more simple, faster than the spectrophotometric method.
| Item Type: | Monograph (Project Report) |
|---|---|
| Identification Number: | PEN/541.372 4/PEN/p/2008/021000170 |
| Uncontrolled Keywords: | electrodes, ion selective |
| Subjects: | 500 Natural sciences and mathematics > 541 Physical chemistry > 541.3 Miscellaneous topics in physical chemistry > 541.37 Electrochemistry and magnetochemistry > 541.372 Electrolytic solutions > 541.372 4 Electrodes and elektrode phenomena |
| Divisions: | Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam > Kimia |
| Depositing User: | Budi Wahyono Wahyono |
| Date Deposited: | 17 Sep 2018 01:22 |
| Last Modified: | 22 Oct 2018 03:27 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/12027 |
Actions (login required)
 |
View Item |