Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

PENENTUAN URANIUM KONSENTRASI RENDAH DENGANMETODA SPEKTROFOTOMETER UV-VIS

Syamsul Fatimah, Sutri Indaryati, Yanlinastuti

ABSTRAK

PENENTUAN URANIUM KONSENTRASI RENDAH DENGAN METODASPEKTROFOTOMETRI UV-VIS, telah dilakukan penentuan uranium didalam fasa airhasil dari ekstraksi TBP/OK 30% dengan kecepatan pengadukan 1000 rpm selama 10menit. Tujuan dari penenlitian ini adalah untuk mempelajarilmenguasai kandunganuranium yang tidak terekstraksi dalam fasa air. Analisis dilakukan dengan pengomplekarsenazo III, karena uranium dalam senyawa nitrat bereaksi dengan arsenazo III danpembentukan senyawa komplek terjadi pada pH 2.5 untuk uranium valensi VI,sedangkan uranium valensi IV terbentuk pada pH 1.0.

Hasil analisis menunjukkan bahwa kandungan uranium di dalam fasa air hasil dariekstraksi TBOIOK dengan perbandingan 3:7 dengan kecepatan ekstraksi 1000 rpm selama10 menit adalah berkisar 1%.

Kata Kunci : Spektrofotometri uv-vis, Fasa air.

PENDAHULUAN

Elemen bakar dispersi tipe oksida maupun tipe silisida adalah elemen bakar yang telahdigunakan pada reaktor penelitian nuklir serbaguna G.A. Siwabessy di Serpong. Kini di reaktor itutelah semua digunakan elemen bakar tipe silisida (U3Siz-AI). Pengetahuan mengenai burn-up mutlakdari bahan bakar paska iradiasi itu menjadi sang at penting untuk mengetahui kualitas bahan ,bakardan integritas elemen bakar nuklirnya setelah iradiasi. Penentuan burn-up biasanya dihitung darifraksi bakar yang terkandung didalam bahan bakar tersebut. Untuk mendukung kegiatan ini dalamanalisis kandungan uranium dapat digunakan beberapa metoda antara lain: Spektrometer a dan y,Spektrofotometer Uv-Vis, Potensiometer dan alat elektroda disposisi.

Tujuan dari pad a penelitian ini adalah untuk mempelajarilmenguasai kandungan uraniumyang tersisa (yang tidak terekstraksi) dalam fasa air dari hasil ekstraksi dengan TBP/OK 30%. Untukmenentukan kandungan uranium dalam fasa air tersebut dapat digunakan septrofotometer uV-ViS[1].

Metoda spektrofotometri uv-vis adalah salah satu metoda analisis kimia untuk menentukanunsur logam, baik secara kualitatif dan secara kuantitatif. Analisis secara kualitatif berdasarkan padapanjang gelombang yang ditunjukkan oleh puncak spektrum (190 nm sid 900 nm), sedangkan analisissecara kuantitatif berdasarkan pada penurunan intensitas cahaya yang diserap oleh suatu media.Intensitas ini sangat tergantung pada tebal tipisnya media dan konsentrasi warna spesies yang adapada media tersebut. Pembentukan warna dilakukan dengan cara menambahkan bahan pengompleksyang selektif terhadap unsur yang ditentukan[Z]. Pada penentuan uranium dengan metodaspektrofotometri uv-vis digunakan penggomplek arsenazo (III) 0,05%[3J, dimana uranium dalamsenyawa nitrat bereaksi dengan Arsenazo(llI) membentuk senyawa kompleks uranium -arsenazoyang berwarna unggu kebiruan dengan panjang gelombang senyawa komplek uranium-arsenazo651,0 nm ..Pembentukan senyawa kompleks terjadi pad a pH 2,5 untuk uranium dengan valensi VI,sedangkan uranium valensi IV terbentuk pad a pH sekitar 1.0.

Pengukuran konsentrasi cuplikan didasarkan pada hukum Lambert-Beer, yang menyatakanhubungan antara banyaknya sinar yang diserap sebanding dengan konsentrasi unsur dalamcuplikan, dengan rumus sebagai berikut[4] :

522

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

A = log 1/10 atau A = a.b.c

A = absorbansia = koefisien serapan molarb = tebal media cuplikan yang dilewati sinar

c = konsentrasi unsur dalam larutan cuplikan10 = intensitas sinar mula-mula

I = intensitas sinar yang diteruskan

ISSN 0854 - 5561

Aplikasi rumusan tersebut dalam pengukuran kuantitatif dilaksanakan dengan cara komparatifmenggunakan kurva kalibrasi dari hubungan konsentrasi deret larutan standar dengan nilaiabsorbansinya. Konsentrasi cuplikan ditentukan dengan substitusi nilai absorban cuplikan ke dalampersamaan regresi dari kurva kalibrasi.

METODELOGI PENELITIAN

1. Alat

2.Bahan :

Preparasi standar dan cuplikan dilakukan menggunakan alat-alat kimia yaitu: Alatanalisis yang digunakan adalah spektrofotometer uv-vis lamda 15, ekstraktor,Eppendolf, labu ukur , gelas piala, pH meter.

Bahan standar yang digunakan pada kegiatan ini adalah larutan standar uranium spek10.000 ppm yang digunakan untuk membuat kurva kalibrasi uranium. Larutanpereaksi yang dipakai adalah larutan arsenazo III 0.05% sebagai bahan pengompleks,dan larutan NaOH, HN03 untuk mengkondisikan pH larutan, sebagai sam pel adalahplat elemen bakar nuklir yang pengkayaan sebanyak 19.76%, serta aquades untukmenanda bataskan larutan hingga volume 25 ml.

CARA KERJA

A. Pembuatan Kurva Linieritas.

Deret standar uranium dibuat dengan konsentrasi uranium bervariasi; Blanko ; 0,2 ppm; 0,5ppm ; 1,0 ppm ; 1,5 ppm ; 2,0 ppm; 3,0 ppm dan 4,0 ppm dalam piala gelas 25 ml. Selanjutnyapada masing-masing standar tersebut ditambahkan 2 ml larutan arsenazo III 0.05%. Masing­masing deret standar tersebut ditambahkan aquades hingga volume kurang lebih 20 ml kemudiandiatur pH larutan kompleks uranium arsenazo pada pH 2,5 dengan menambahhkan asam nitrat0,1 N dan natrium hidroksida 0,1 N. Setelah pH larutan tercapai maka larutan tersebutdimasukkan ke dalam labu ukur 25 mL lalu ditanda bataskan, dan dldiamkan selama 30 menitagar pembentukan senyawa komplek sempurna, larutan standar siap diukur denganspektrofotometer uv-vis[S].

B. Pembuatan larutan sam pel.

Plat elemen bakar dilarutkan dengan asam nitrat pekat, setelah larut diencerkan hingga 10 kali.Larutan ini dipipet 10 ml sebanyak empat kali pemipetan dan diekstraksi dengan larutan TBP/OK3:7 sebanyak 3 ml pekerjaan ini dilakukan tiga kali ekstraksi dengan alat shaker dengan kecepatan,1000 rpm. Fasa organik yang dihasilkan dimasukan kedalam labu ukur 10 mL lalu ditandabataskan dengan TBP/OK, sedangkan fasa air ini dimasukkan kedalam labu ukur 10 ml. Fasa air

ini dipipet masir:g-masing 1 ml dimasukan ke dalam 4 gelas ukur 25 mL, selanjutnya ditambahkan2 mL larutan arsenazo III 0,05%. Masing-masing larutan sample tersebut ditambahkan aquadeshingga volume kurang lebih 20 mL kemudian diatur pH larutan komplek uranium arsenazo pada pH2,5 dengan menambahkan asam nitrat 0,1 N dan natrium hidroksida 0,1 N. Setelah pH larutantercapai maka larutan tersebut dimasukkan ke dalam labu ukur 25 mL lalu ditanda bataskan,didiamkan selama 30 menit, larutan ini siap diukur dengan spektrofotometer uv-vis[S].

523

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854 - 5561

c. Penentuan panjang gelombang optimum.

Alat dinolkan dengan cara larutan blanko dimasukkan kedalam dua buah cuvet lalu ditekan backcorect dan run, setelah alat pada kondisi nol salah satu banko tersebut di keluarkan, kemudianmasukkan standar uranium 2 ppm pad a posisi metoda scan maka display akan menampilkanspektrum panjang gelombang optimum untuk uranium dengan pengomplek arsenazo 111(651.0nm ).

D. Pengukuran standard dan sam pel.

Analisis larutan standar dengan variasi konsentrasi diukur untuk membuat kurva kalibrasi yaituhubungan antara konsentrasi dengan absorbansi, dan analisis kandungan sam pel ditentukan darinilai absorbansi yang diukur dan disubtitusikan ke dalam persamaan regresi yang dihasilkan darikurva kalibrasi.

E. Evaluasi data

Rekoveri ekstraksi dapat dihitung dengan memperhitungkan koreksi X (rekoveriterhadap konsentrasi awal U dari perhitungan sertifikat, yaitu :

Konsentrasi U standar sertifikat = Ustd± umg/g(U30S atau U3Si2)

Hasil analisis potensiometri adalah: Fstd± fmg/g ; RA dan faktor X = 1/RA

FOstd,mg/g, hasil analisis U fasa TBP/OK (setelah ekstraksi)

FAstd,mg/g, hasil analisis U fasa anorganik/air (setelah ekstraksi)

Rekoveri ekstraksi, RE ( %) dan rekoveri yang tak-terekstraksi (sisa ekstraksi)

RS(%) dihitung dengan rumusan berikut[3]:

Rekoveri ekstraksi, RE, % = FO std X 100Ustd

Rekoveri tak - terekstraksi, RS, %, = FAstd X 100Ustd

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Rekaveri uranium dalam fasa organik.

Tabel1. Konsentrasi uranium didalam PEB

analisis)

Pengulangan ( 9 / I ) Rekaveri U

NO

1 23RerataFO(% )

Induk

3.2393.2983.2893.2783

Spl-1

3.2253.2153.2273.222398.292

Spl-2

3.1753.3153.2733.254399.268

Spl-3

3.1853.2613.1963214098.038

Spl-4

3.3173.1513.2733.247099.044

Tabel 1 merupakan data pengukuran kandungan uranium didalam plat elemen bakar nuklir setelahdiekstraksi dengan TBP/OK 30% (em pat kali pengulangan), dan data kandungan uranium sebelumdiekstraksi. Rekaveri uranium dalam fasa organik cukup bagus hampir 99% sehingga dapatdisimpulkan bahwa kemapuan TBP/Ok 30% sudah maksimal. Data ini sebagai acuan untukmengetahui kandungan uranium yang tidak terekstraksi didalam fasa air.

524

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

B. Penentuan panjang gelombang optimum.

Hasil scanning larutan kompleks uranium-arsenazo(llI) pad a konsentarsi uranium 2 ppm dan 4ppm didapatkan bahwa panjang gelombang maksimum serapan terjadi pada panjang gelombang651,2 nm, selanjutnya pada panjang gelombang tersebut dipakai untuk pengukuran konsentrasiuranium dalam larutan standar dan sampel.

v,s

1J.4

:) 2

G.U

1~0 90

Gambar 1. Scaning panjang gelombang optimum

C. Pembuatan kurvalimier.

Tabel 2. Konsentrasi uranium fasa air

KonsenAbsorbansi

KonsenKonsentrasi

trasi

RelataTelUkurFasa Air

ppm

I2345 (ppm)(ppm)

0,0

0,0060,0060,0060,0060,0060,006

0,2

0.060.060.060.060.060.06

0,5

0.1420.1430.1440.1450.1450.1438

1,0

0.2430 ..2430 ..2430.2430.2450.2434

1,5

0.3460.3460.3470.3470.3480.3468

2,0

0.4320.4320.4320.4320.4320.432

3,0

0.6350.6350.6350.6350.6340.6348

4,0

0.9340.9350.9360.9360.9360.9354

Spl-I

0.4050.4050.4050.4050.4040.4051.77144.284

Spl-2

0.2780.2780.2780.2730.2730.2761.18929.733

Spl-3

0.3760.3750.3720.3750.3720.3741.63240.804

Spl-4

0.2430.2490.2460.2430.2430.2451.04826.209

525

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009

Kurva Kalibrasi U

1

~ 0.8~ 0.6...g 0.4

~ 0.200

12345

Konsentrasi (ppm)

Gambar-1 Kurva kalibrasi uranium

ISSN 0854 - 5561

Pada Tabel 2 tercantum data nilai absorbansi dari masing-masing larutan standar dan nilaiabsorbansi sam pel fasa air. Kurva kalibrasi uranium dibuat dari hubungan antara konsentrasimasing-masing larutan deret standar dengan nilai absorbansinya dan diperoleh seperti yangditunjukkan pada Gambar 1. Persamaan dan koefisien regresi kurva kalibrasi ditentukanmenggunakan metoda "Leasfquare" dan didapatkan y = 0,2213 x + 0,0128 R = 0,9939. Denganmenggunakan persamaan tersebut maka konsentrasi uranium dalam larutan sam pel fasa airdapat dihitung dapat dilihat pada kolom konsentrasi terukur dan konsentrasi uranium dalam fasaair secara total pada kolom konsentrasi fasa air (ppm).

D. Penentuan Kandungan Uranium Fasa Air Hasil Ekstaksi Dalam PEB

Tabel 3. Konsentrasi Uranium FA Hasil Ekstraksi TBP/OK dalam PEB U3Si 2

Dengan Pengkayaan 19.76%

NO Kons Fasa AirKons Fasa OrganikTotal Konst( %)

( %)Uranium ( % )Spl-1

1.35198.09199.442Spl-2

0.90799.268100.175

Spl-3

1.24598.03899.283

Spl-4

0.80099.04499.844X

1.076 98.61099.686

Tabel 3 ini dapat diketahui kemampuan dari rekaveri ekstraksi (FO) dan rekaveri tak-terekstraksi (FA)dari masing-masing sam pel tersebut di atas. Kemampuan dari ekstraksi TBP/OK 30% hampir 99%dan yang tidak terambil uraniumnya hanya berkisar 1%

KESIMPULAN

Dari hasil analisis penentuan kandungan uranium dalam fasa air setelah di ekstraksi denganTBP/OK 30% dengan kecepatan pengocokan 1000 rpm selama 10 menit, dengan menggunakanmetoda spektrofotometri uv-vis adalah berkisar 1%. Maka dapat disimpulkan bahwa uranium yangtidak ter-ekstraksi hanya 1% dari jumlah sam pel.

DAFTAR PUSTAKA

[1] YUSUF NAMPIRA "Diktat coaching spektrofotometer uv-vis" Maret Tahun 2009[2] PERKIN ELMER & Co Gmbh, " Manual Operation UV-VIS Spentrometer", Lamda 15, April 1992[3] Description of the Nukem Quality control of fuel element fabrication, part 3, Nukem GmbH, 1962.[4] A.I. VOGEL AND G.H. JEFFRY,''Vogel's Textbook of Quantitative Chemical Analysis", London,

Longman Science and Technology, 1989.[5] INSPECTION SCHEME, MTR Control Fuel Element for the reactor MPR-30, NUKEM, DOCUMENT

NO.15-mtr-05-189.

526