Cara uji Polychlorinated Biphenyls (PCBs) dalam air dengan GC-ECD

1. Prinsip

Senyawa PCBs dalam contoh uji air diekstrak dengan pelarut organik aseton:n-heksana (1:1), kemudian clean up, hasil clean up dipekatkan dan selanjutnya disuntikkan ke dalam GC-ECD. Luas area yang dihasilkan sebanding dengan konsentrasi PCBs dalam contoh uji air.


2. Pereaksi

a) aseton (CH3COCH3) p.a;

b) aseton (CH3COCH3) kemurnian tinggi;

c) n-heksana (C6H14) p.a;

d) n-heksana (C6H14) kemurnian tinggi;

e) kalium hidroksida (KOH);

f) etanol (C2H5OH) kemurnian tinggi;

g) larutan campuran KOH-etanol 7 %;
    larutan ini dibuat dengan cara melarutkan 35 g KOH dengan 500 mL etanol;

h) asam sulfat (H2SO4) pekat;

i) air suling;

j) serbuk natrium sulfat anhidrat (Na2SO4);

k) serbuk silika gel untuk kolom kromatografi 80 mesh - 100 mesh yang telah diaktifkan:
    - tempatkan serbuk silika gel dalam gelas piala sesuai dengan jumlah yang dibutuhkan
      dengan ketebalan 1 cm;
    - panaskan dalam oven pada suhu 130 °C selama 18 jam;
    - dinginkan dalam desikator.

l) gas helium (He) UHP (Ultra High Pure) 99,9995 % sebagai carrier; dan

m) glass wool atau kapas bebas lemak (yang telah dicuci dengan n-heksana).


3. Peralatan

a) Kromatografi Gas-Detektor Penangkap Elektron (GC-ECD);

b) timbangan analitik mikro dengan ketelitian sampai 0,00001 g (bila standar berbentuk serbuk);

c) pengocok (shaker);

d) pipet Pasteur;

e) perangkat refluks;

f) penangas air;

g) pemekat sistem vakum (rotary evaporator) atau Kuderna-Danish (KD);

h) tabung reaksi yang berskala dan bertutup atau labu ukur 10,0 mL;

i) vial bertutup teflon 1 mL dan 2 mL;

j) labu penguap (pearshape) atau yang sejenis berleher asah 300 mL;

k) corong pemisah 250 mL dan 2000 mL;

l) jarum suntik (micro syringe) dengan ukuran 10,0 L; 50,0 L; 100,0 L dan 500,0 L;

m) gelas ukur bertutup 50 mL; 100 mL dan 1000 mL;

n) gelas piala 100 mL dan 1000 mL;

o) batang pengaduk;

p) spatula;

q) statif;

r) oven;

s) desikator;

t) kolom packing (OV-17) yang berisi 1,5 % - 5,0 % on chromosorb W AW/DMCS atau kolom kapiler
    yang berisi 5 % phenyl-methylpolysiloxane dengan panjang 30 m diameter dalam 0,25 mm
    atau 0,32 mm atau 35 % phenyl-methylpolysiloxane atau yang sejenis dengan panjang 30 m
    diameter dalam 0,25 mm;

u) kolom gelas kromatografi (untuk clean up) dengan panjang 30 cm dan diameter dalam 1 cm;

v) pipet volumetrik 1,0 mL.

CATATAN Semua peralatan gelas yang akan digunakan harus direndam dengan deterjen bebas fosfat, selanjutnya dibilas dengan air suling dan dikeringkan. Kemudian dibilas dengan aseton p.a dan n-heksana p.a masing-masing 3 kali. Biarkan peralatan gelas sampai kering dan siap untuk digunakan.


4. Persiapan dan pengawetan contoh uji

Metode pengambilan contoh uji dengan tahapan sebagai berikut:

a) Ambil contoh uji sesuai dengan metode pengambilan contoh uji air yang sudah standar.

b) Bila belum akan dianalisis, awetkan contoh uji pada suhu 4 °C dengan waktu penyimpanan
    maksimal 7 hari.

c) Jika sudah dilakukan ekstraksi, simpan dalam kondisi gelap, awetkan contoh uji pada suhu
    4 °C dengan waktu penyimpanan maksimal 40 hari.


5. Persiapan peralatan

Pengkondisian kromatografi gas

a) Kolom packing OV-17 yang berisi 1,5 % - 5,0 % on chromosorb W AW/DMCS dengan kondisi
    sebagai berikut:
    Suhu kolom : 185 °C
    Suhu injektor : 200 °C
    Suhu detektor : 280 °C
    Gas pembawa : Nitrogen (N2) UHP (99,9995 %) dengan kecepatan alir : 20 mL/menit
    Mode : splitless
    Volume injeksi : 5L

b) Kolom kapiler :

    Suhu awal : 180 °C selama18 menit
    Kenaikan : 10 °C/menit
    Suhu akhir : 250 °C selama 35 menit
    Suhu injektor : 280 °C
    Suhu detektor : 350 °C
    Gas pembawa : Nitrogen (N2) UHP (99,9995 %) dengan rate: 3 mL/menit
    atau Helium (He) UHP (99,9995 %) dengan rate: 2-3 mL/menit
    Mode : splitless
    Volume injeksi : 2L




Gambar 1 - Program pengkondisian suhu pada kolom kapiler


CATATAN Kondisi operasional mengacu pada petunjuk penggunaan kolom kapiler sampai diperoleh resolusi yang optimal.


6. Persiapan pengujian

Untuk penentuan senyawa PCBs dalam air, digunakan larutan standar campuran semua standar dengan konsentrasi 1 g PCBs/mL dengan langkah-langkah sebagai berikut:

6.1. Pembuatan larutan induk 1000 g PCBs/mL

a) Siapkan 4 labu ukur atau tabung reaksi 10 mL.

b) Timbang dengan tepat 0,0100 g masing-masing standar PCBs dan masukkan kedalam masing-
    3 mL/menit masing tabung reaksi.

c) Tepatkan 10 mL dengan n-heksana ke dalam masing-masing tabung reaksi atau labu ukur
    3 mL/menit kemudian kocok hingga homogen.

d) Simpan pada suhu tidak lebih dari 4 °C.


6.2. Pembuatan larutan baku 100 µg PCBs/mL

a) Larutan ini dibuat dari langkah 6.1 dengan melakukan pengenceran 10 kali larutan induk
    3 mL/menit 1000 µg PCBs/mL dengan menggunakan pelarut n-heksana.

b) Simpan pada suhu tidak lebih dari 4 °C.


6.3. Pembuatan larutan baku campuran 10 µg PCBs/mL

a) Larutan ini dibuat dari langkah 6.2 dengan melakukan pengenceran 10 kali larutan baku
    3 mL/menit 100 µg PCBs/mL dengan menggunakan pelarut n-heksana.

b) Simpan pada suhu tidak lebih dari 4 °C.


6.4. Pembuatan larutan kerja campuran 1 µg PCBs/mL

a) Larutan ini dibuat dari langkah 6.3 dengan melakukan pengenceran 10 kali larutan baku
    3 mL/menit 10 µg PCBs/mL dengan menggunakan pelarut n-heksana.

b) Simpan pada suhu tidak lebih dari 4 °C.




7. Prosedur

7.1. Ekstraksi

a) Siapkan corong pisah 2000 mL.

b) Ambil 1000 mL contoh uji air, masukkan ke dalam corong pisah 2000 mL.

c) Tambahkan 50 mL aseton dengan kemurnian tinggi dan 50 mL n-heksana dengan kemurnian
    tinggi.

d) Kocok selama 10 menit.

e) Pisahkan lapisan n-heksana dari lapisan air dengan cara menampung lapisan air ke dalam
    gelas piala 1000 mL.

f) Ulangi langkah 7.1.c) sampai e) sebanyak 2 kali.

g) Gabungkan lapisan n-heksana pada langkah 7.1.e) dengan 1.f).

h) Pekatkan n-heksana dengan menggunakan pemekat sistem vakum pada suhu kurang dari
    35 °C atau Kuderna Danish sampai volume 5 mL.

i) Pindahkan ke dalam labu penguap (pearshape) atau yang sejenis berleher asah 300 mL.

j) Tambahkan 50 mL larutan campuran (KOH:etanol) 7 % ke dalam lapisan n-heksana.

k) Hubungkan dengan kondensor kemudian refluks di penangas air mendidih selama 1 jam dan
    didinginkan mendekati suhu 50 °C.

l) Tambahkan 50 mL n-heksana dengan kemurnian tinggi.

m) Kocok, kemudian diamkan pada suhu kamar.

n) Pindahkan ke dalam corong pemisah 250 mL.

o) Bilas labu penguap dengan n-heksana secukupnya dan masukkan ke dalam corong pemisah
    pada langkah 7.1.n).

p) Tambahkan 25 mL air suling, lalu kocok selama 10 menit.

q) Tambahkan 20 mL n-heksana dengan kemurnian tinggi.

r) Diamkan sampai terbentuk 2 lapisan yaitu lapisan n-heksana dan air kemudian pisahkan
    lapisan n-heksana dari lapisan air.

s) Ulangi langkah 7.1 q) dan r) sebanyak 2 kali.

t) Gabungkan semua lapisan n-heksana pada langkah 7.1.r) dan 7.1.s).

u) Tambahkan 100 mL air suling dan 2 mL H2SO4 pekat kemudian kocok. Diamkan sampai
    terbentuk 2 lapisan dan buang lapisan air.

v) Tambahkan 100 mL air suling dan kocok. Diamkan sampai terbentuk dua lapisan dan buang
    lapisan air. Lakukan langkah ini sebanyak 3 kali.

w) Tambahkan serbuk Na2SO4 anhidrat secukupnya ke dalam lapisan n-heksana sampai semua
    air yang ada terikat.

    CATATAN Penambahan Na2SO4 anhidrat sudah cukup bila larutan sudah
    jernih atau tidak keruh atau serbuk Na2SO4 anhidrat tidak seperti bubur.

x) Pindahkan secara kuantitatif n-heksana ke dalam labu penguap 300 mL.

y) Pekatkan n-heksana dengan menggunakan pemekat sistem vakum pada temperatur kurang
    dari 35 °C atau Kuderna Danish sampai volume ± 5 mL.

z) Lakukan proses clean up.



7.2 Proses clean up

7.2.1 Proses persiapan kolom kromatografi

a) Siapkan kolom kromatografi.

b) Masukkan glass wool atau kapas bebas lemak yang telah dibasahi dengan n-heksana ke dalam
    dasar kolom kromatografi.

c) Masukkan n-heksana ke dalam kolom kromatografi sampai setengah panjang kolom.

d) Timbang ± 3 g silika gel yang telah diaktifkan di dalam gelas piala 100 mL, tambahkan ± 10 mL
    n-heksana dan aduk rata.

    CATATAN Masukkan silika gel ke dalam kolom kromatografi secara hati-hati untuk
    menghindari terjadinya gelembung udara. Pelarut n-heksana harus berada di atas silikagel.

e) Masukkan serbuk natrium sulfat anhidrat diatas silika gel setinggi ± 1 cm.

f) Cuci kolom kromatografi yang telah berisi silika gel tersebut dengan n-heksana hingga
    didapat aliran yang stabil, tutup cerat, sisakan n-heksana secukupnya hingga kolom tidak
    boleh mengering.



7.2.2 Proses clean up dengan cara elusi

a) Turunkan lapisan n-heksana di dalam kolom, kemudian tutup cerat.

b) Siapkan labu penguap 300 mL sebagai penampung dan letakkan di bawah kolom silika gel
    (kolom kromatografi).

c) Masukkan n-heksana yang berisi contoh uji dari langkah 7.1.z) ke dalam kolom silika gel.

d) Buka cerat dan tunggu sampai larutan n-heksana yang mengandung contoh uji mengalir
    dengan kecepatan alir 20 tetes/menit ke dalam labu penguap.

e) Hentikan sampai tepat diatas lapisan natrium sulfat anhidrat.

f) Masukkan secara bertahap 100 mL larutan elusi n-heksana dengan kemurnian tinggi, alirkan
    dengan kecepatan alir 20 tetes/menit.

g) Pekatkan hasil elusi tersebut sampai volume ± 1 mL dengan menggunakan pemekat sistem
    vakum pada suhu lebih kecil dari 35 °C atau Kuderna-Danish.

h) Pindahkan ke dalam tabung reaksi 10 mL.

i) Bilas labu penguap dengan n-heksana, kemudian hasil bilasan dimasukkan ke dalam tabung
    reaksi berskala di atas (lakukan minimal 2 kali).

j) Pekatkan volume menjadi 2 mL dengan aliran gas nitrogen.




8. Pengukuran dan perhitungan

Lakukan pengukuran secara bertahap untuk larutan blanko, larutan standar dan larutan contoh uji dengan langkah sebagai berikut:

a) Optimalkan alat Kromatografi Gas-Detektor Penangkap Elektron (GC-ECD).

b) Suntikkan larutan blanko (volume yang disuntikkan sama dengan volume standar contoh uji
    yang disuntikkan).

c) Suntikkan masing-masing larutan baku congener PCBs 1 µg/mL (volume yang disuntikkan
    tergantung pada kepekaan alat).

d) Suntikkan larutan contoh uji dari butir 7.2.2.j).

e) Bandingkan pola kromatogram dan waktu retensi yang dihasilkan larutan blanko dan larutan
    contoh uji dengan pola kromatogram dan waktu retensi yang dihasilkan dari masing-masing
    larutan standar yang disuntikkan.


1) Apabila dihasilkan pola kromatogram contoh uji yang serupa dengan salah satu kromatogram
    standar maka lakukan analisis kuantitatif berdasarkan pola kromatogram tersebut.

2) Apabila dihasilkan pola kromatogram contoh uji yang tidak serupa dengan salah satu pola
    kromatogram, perlu dilakukan clean up kembali dan disuntikkan kembali.

3) Apabila pola kromatogram yang dihasilkan tetap tidak serupa, maka hasil pengujian PCBs
    dalam contoh uji negatif.

f) Catat area masing-masing larutan yang disuntikkan secara berurutan berdasarkan waktu
    retensi.

g) Apabila dihasilkan pola kromatogram yang sama dengan kromatogram standar, maka
    dilakukan analisa kuantitatif dengan cara sebagai berikut:

1) Apabila menggunakan kolom packing OV-17 lakukan perhitungan dengan rumus sebagai
    berikut:

Hitung K dengan rumus:




Keterangan:
K        adalah konstanta;
% CB0       adalah tetapan dari standar berdasarkan jenis kolom packing yang dipakai

Hitung CB contoh uji dengan rumus yang tertera di bawah:


CB contoh uji = K x area contoh uji


Hitung % CB contoh uji dengan rumus yang tertera di bawah:





Hitung konsentrasi PCBs dengan rumus sebagai berikut:



Keterangan:
A       adalah kadar PCBs standar yang diinjeksikan ( g PCBs/mL);
B       adalah volume standar yang diinjeksikan ( L);
C       adalah volume contoh uji yang diinjeksikan ( L);
D       adalah total % CB contoh uji yang di dapat;
E       adalah total % CB0 standar PCB;
F       adalah volume akhir contoh uji (mL);
G       adalah volume contoh uji yang di analisis (mL).

2) Apabila menggunakan kolom kapiler, maka konsentrasi PCBs dihitung dengan rumus sebagai
    berikut:




Keterangan:
A       dalah kadar PCBs standar yang diinjeksikan ( g PCBs/mL);
B       dalah volume standar yang diinjeksikan ( L);
C       dalah volume contoh uji yang diinjeksikan ( L);
D       dalah total area contoh uji yang di dapat;
E       dalah total area standar PCB;
F       dalah volume akhir contoh uji (mL);
G       dalah volume contoh uji yang di analisis (mL).




Referensi

SNI 7333:2009