Determination of Organic Matter/Organic Carbon in Soil

1. PRINCIPLE

    Samples are digested with an excess of acidic potassium dichromate solution. The chromium
    is reduced from the Cr (VI) oxidation state to the Cr (III) state by the oxidisable organic
    carbon present in the sample. The unreacted Cr (VI) can then be titrated with ferrous
    sulfate to determine the amount of Cr (VI) consumed. The oxidisable organic carbon, organic
    matter and total organic carbon can be calculated.

2. INTERFERENCES

2.1 Underestimation of the organic matter/organic carbon may result when higher oxides of       manganese are present in substantial quantities. The possible effects of these
      interferences should be taken into account in the analysis of some types of poorly aerated
      soils.

2.2 Over estimation of organic matter/carbon may occur due to the presence of large amounts
      of chloride or metallic or ferrous iron or sulfides in the soil sample.

      The interference due to chlorides may be minimised by either washing the sample with
      water or replacing the concentrated sulphuric acid with COD digestion reagent. The silver
      in the reagent precipitates the chlorides in the sample.

      The sulfides can be destroyed prior to crushing by the addition of dilute sulfuric acid. Add
      acid until no further evolution of hydrogen sulfide occurs. The sample should be dried prior
      to crushing.


3. REAGENTS

3.1 Sulphuric acid (H2SO4), 98%, AR

3.2 Silver sulphate (Ag2SO4), AR

3.3 Sulfuric acid reagent: refer to QWI-EN/EP026 or prepare as below: add 25.3 g of silver       sulphate (3.2) to a 2.5 L Winchester of sulphuric acid (3.1). Let stand for 24 hours
      to dissolve. Mix.

3.4 Potassium dichromate (K2Cr2O7), AR

3.5 Potassium dichromate, 0.1667 M: Accurately weigh 49.035 g of K2CR2O7 (5.4) and dissolve in       water. Make up to 1 L in a volumetric flask. Verify by running x 200 on ICP-AES.
      The expected Cr result I 17320 mg/L. For acceptance/rejection criteria refer to QWI-EN/50.

3.6 Sulfuric acid, 1 N: Carefully add 28 mL of sulfuric acid (3.1) to 800 mL of reagent grade       water. Allow to cool and make to 1 L. This may be done in a beaker.

3.7 Sulfuric acid, 0.1 N: Carefully add 100 mL of 1 N sulfuric acid (3.1) to 800 mL of reagent       grade water. Allow to cool and make to 1 L.

3.8 Ferrous sulphate heptahydrate (FeSO4.7H2O), AR

3.9 Standard ferrous sulfate titrant, ~0.5 M: Dissolve 140 g FeSO4.7H2O (3.8) in ~800 mL of       water. Carefully add 14 mL of H2SO4 (3.1), cool and dilute to 1 L. Standardise on use.

3.10 Sodium diphenylamine-sulfonate, AR

3.11 Indicator solution: Dissolve 0.25 g of sodium diphenylamine-sulfonate (3.10) in 100 mL of       water.

3.12 Phosphoric acid, 85%, AR

3.13 Organic Matter Standard – Garden soil. In-house.


4. APPARATUS

4.1 Mortar and pestle

4.2 Drying oven, 104 +/- 10oC

4.3 Balance (0.0001 g accuracy)

4.4 Volumetric flask, 100 and 1000 mL

4.5 Beaker, capable of holding 1 L

4.6 Pipettes, 1 and 10 mL

4.7 Measuring cylinders, glass, 20 and 200 mL

4.8 Erlenmeyer flasks, 250 or 500 mL

4.9 Burette, 25 Ml, 0.1 mL increments

4.10 Hotplate or similar heat insulating surface.


5. PROCEDURE

5.1 Sample Pre-treatment

      5.1.1 Dry sample at 104 +/- 10oC and crush using a mortar and pestle.

      5.1.2 If sample contains sulfides or chlorides, the following procedure is to be employed.
               Carefully (wearing glasses, gloves and laboratory coat) wash about 10 g of sample
               with COD digestion 0.1 N sulphuric acid reagent (5.6) until all effervescence ceases.                The sample is then washed with reagent grade water, dried and crushed again.

5.2 Weigh 0.2-5.0 g (+/-0.01 g)* of sample and standard (5.13) into a 250 mL conical flask.

      Note: The size of sample for chemical analysis will vary with the amount of organic matter
      present in the soil. The most suitable size of sample to be used is that it is giving a total of
      5 mL to 8 mL dichromate solution reduced.

      Usually,
      

Soil Type	Appropriate Amount of Soil
Organic horizon*	0.1-0.2 g
Heating rate	5 to 6°C/min
Surface Soils	0.5 g
Subsoils	2.0 g

* Surface layer of decomposing material not significantly mixed with the mineral soil.

5.3 Run 10 mL of the 0.1667 M K2Cr2O7 solution (3.5) into the conical flask containing the       sample, standard or blank from a burette and, very carefully, add 20 mL sulphuric acid
      reagent (3.3) using a measuring cylinder.

      Note: Standardise FeSO4 by running 3 blanks through steps 5.3-5.9.

5.4 Swirl the mixture thoroughly for about 1 min and then stand it on a heat insulating surface       for 30 minutes to allow oxidation of the organic matter to proceed.

5.5 Add 200 mL of water followed by 10 mL of phosphoric acid (3.12) and 1 mL of the indicator       (3.11) to the flask, shake the resultant mixture thoroughly. If the indicator is absorbed by
      the soil, add a further 1 mL of the solution.

      Note: The heat transfer affects the extent and rate of reaction. Therefore it is crucial that
      the flask is cooled prior to the titration in order to obtain uniformity of results.

5.6 Titrate with 0.5 M of FeSO4 (3.9) in 0.5 mL increments, swirling the contents of the flask       until the colour of the solution changes from blue to green.

      Note: If the sample background is high, filter the suspension through an acid-washed glass
      fibre filter.

5.7 Add a further 0.5 mL of K2Cr2O7 solution (3.5) changing the colour back to blue.

5.8 Titrate with 0.5 M of FeSO4 (3.9) drop by drop, with continued swirling until the colour       changes from blue to green.

5.9 Record the total volume of FeSO4 titrant to the nearest 0.05 mL.


6. CALCULATIONS

6.1 Calculation Equation for Organic Matter and TOC

                     V (mL) x 0.67
          OM% = -------------------
                      Wt. Sample (g)


          TOC% = OM% x 0.58 OR

                     V (mL) x 0.39
          TOC% = -------------------
                      Wt. Sample (g)


      Where
      OM%   =    organic matter present in the oven dry sample, in percent
      TOC%  =    total organic carbon present in the oven dry sample, in percent
      V       =    volume of K2Cr2O7 needed to oxidise the organic matter in the soil (mL)
               = 10.5 x (1-V2/V1)
      Wt     =    mass of sample soil used in the test (oven-dried) (g)

6.2 Relationship Between Organic Matter (OM%), Total Organic Carbon (TOC%) and Oxidisable
      Organic Carbon (OOC%)

      The procedure is based on the determination of the oxidisable organic carbon (OOC)       content of the soil and assumption that:
      (a) Soil organic matter contains an average of 58% of carbon by mass.
      (b) 77% of the carbon in the organic material is oxidised.
      (c) 1 mL of volume of K2Cr2O7 consumed is equivalent to 3 mg of carbon (Piper, 1943, Soil
      and Plant Analysis).

      The percentage of organic matter (OM) present in the oven-dried sample is calculated
      below:



      OM% = TOC% / 0.58

                      OOC%
      OM% = ---------------
                  0.58 x 0.77


      TOC% = OM% x 0.58
                = OOC% x 1.3

      Because the Oxidisable Organic Carbon in the oven-dried sample is calculated below:

                    (V1-V2) x NFeSO4 x 0.003 (g/mL) x 100%
      OOC% = -------------------------------------------------
                                Wt. Sample (g)

                    10.5 x (1-V2/V1) x 6 x 0.1667 x 0.3
                = -------------------------------------------------
                                Wt. Sample (g)



                = V x 0.3 / Wt. Sample (g)

      Therefore:

                  V (mL) x 0.67
      OM% = ---------------------
                  Wt. Sample (g)

                  V (mL) x 0.39
      TOC% = ---------------------
                  Wt. Sample (g)


      Where
      OM%    =   organic matter present in the oven dry sample, in percent
      TOC%   =   total organic carbon present in the oven dry sample, percent
      OOC%   =   oxidisable organic carbon present in the oven dry sample, in percent
      V      =   volume of K2Cr2O7 required to oxidise the organic matter in the soil (mL)
              = 10.5 x (1-V2 / V1)
      Wt   =   mass of sample soil used in the test (oven-dried) (g)
      N     =   normality of FeSO4 (N)
      V2    =   total volume of FeSO4 used in the sample (mL)
      V1    =   average of total volume of FeSO4 used in blank (mL)

Prosedur Analisis Flash Point dengan Alat Pensky-Martens Closed Cup (ASTM D 93)

Apa itu Flash point?
Flash point adalah suhu terendah di mana uap dari benda uji menyala bila dikenai sumber pengapian pada kondisi pengujian yang ditentukan.

Standardisation of Stock Cyanide Solution

1. Principle:

CN- is titrated with standard silver nitrate to form the soluble cyanide complex, Ag(CN)2-. As soon as all CN- has be complexed and a small excess of Ag+ has been added, the excess Ag+ is detected by the silver-sensitive indicator, p-dimethylaminobenzal-rhodanine, which turns from a yellow to a salmon colour end-point.


2. Reagents:

2.1 Potassium cyanide (KCN), AR. Extremely toxic – read MSDS before handling.

2.2 Sodium hydroxide (NaOH), AR

2.3 Stock cyanide solution, ~1000 ppm: Dissolve 1.6 g NaOH and 2.51 g KCN in 1 L reagent grade water.

2.4 p-dimethylaminobenzal-rhodanine

2.5 Acetone, AR

2.6 Indicator solution: Dissolve 20 mg p-dimethylaminobenzal-rhodanine in 100 mL of acetone.

2.7 Standard AgNO3 solution; (see : Standardisation of Silver Nitrate)


3. Procedure:

To one 250 mL Erlenmeyer flask, add 20 mL of stock KCN solution plus approximately 100 mL reagent grade water. Add a couple of drops of rhodanine indicator; titrate with standard silver nitrate titrant to the first change in colour from a ‘canary’ yellow to a salmon hue. A blank must also be established containing the same amount of alkali and water. Record the results. Carry out standardisation in triplicate. Calculate normality of CN- as per section 5.


4. Frequency of Standardisation

Restandardise every week.


5. Calculation:




Where:
T    =    mL AgNO3 titrant
B    =    blank titre (mL)
N    =    Normality of AgNO3
V    =    Volume standard CN


6. Reference:

APHA 20th Edition: 4500 CN-, D. pp. 4-38-39.

Perhitungan Calculated Cetane Index - ASTM D4737

Cetane number (CN) adalah ukuran dari ignition delay bahan bakar di mesin. Cetane number yang lebih tinggi menunjukkan lebih pendek ignition delay. Karena mekasnime kerja mesin diesel berbeda dengan mesin bensin, lebih pendek ignition delay (yaitu lebih tinggi cetane number) Bahan Bakar memberikan kinerja lebih baik

Prosedur Analisis Distillation Range sampel petroleum produk (ASTM D86)

1. Prinsip Analisis

Sebanyak 100 mL sampel didestilasi di bawah kondisi yang ditetapkan sesuai karakteristik sampel (grup 1-4). Destilasi dilakukan pada tekanan ambien, Suhu uap dan volume kondensat secara periodik dicatat. Data ini digunakan untuk menghitung hasil

Cara Uji Kadar Hidrogen Fluorida (HF) dalam Emisi Sumber tidak bergerak

1. Prinsip Analisis

Gas HF dari aliran emisi gas buang sumber tidak bergerak dialirkan ke dalam larutan penyerap dengan menggunakan pompa hisap. pH larutan diatur dengan penambahan larutan penyangga. Ion fluorida yang terbentuk bereaksi dengan larutan La(NO3)3 dan kompleks alizarin membentuk senyawa berwarna ungu dan diukur serapannya pada panjang gelombang 620 nm menggunakan spektrofotometer.

2. Pereaksi


2.1 Larutan penyerap natrium hidroksida (NaOH) 0,1 N

a)	Larutkan 4,0 g natrium hidroksida (NaOH) dalam gelas piala 1000 mL yang berisi kurang lebih 500 mL air suling yang diletakkan dalam wadah yang berisi air es;
b)	Larutan diencerkan hingga 1000 mL lalu homogenkan.

2.2 Larutan pencuci NaOH 20% b/v

a)	Larutkan 20 g NaOH dalam gelas piala 250 mL yang berisi kurang lebih 50 mL air suling yang diletakkan dalam wadah yang berisi air es;
b)	Larutan diencerkan hingga 100 mL dan dihomogenkan.

2.3 Larutan alizarin (1,2 dihidroksiantraquinonil-3-metilamin-N, N diacetic acid)(C19H15O8N)

a)	Larutkan 0,192 g alizarin dengan 100 mL air suling dalam piala gelas;
b)	Tambahkan ke dalam larutan tersebut 2 mL larutan NaOH 2 N.
c)	Selanjutkan tambahkan HCl 0,1 N sampai larutan mencapai pH 4,5.
d)	Pindahkan larutan di atas ke dalam labu ukur 250 mL, dan tambahkan air suling sampai tanda tera lalu homogenkan.

2.4 Larutan lanthanum nitrat (La(NO3)3)

Larutkan 0,433 g La(NO3)3. 6H2O dengan air suling ke dalam labu ukur 100 mL, encerkan hingga tanda tera lalu homogenkan.


2.5 Larutan penyangga

a)	Larutkan 200 g natrium asetat trihidrat (CH3COONa.3H2O) dengan 200 mL air suling dalam piala gelas.
b)	Tambahkan 25 mL CH3COOH pekat.
c)	Larutan dihomogenkan dan diatur pHnya hingga mencapai 5,2 dengan menggunakan larutan NaOH 0,1 N atau CH3COOH 0,1 N.
d)	Pindahkan larutan ke dalam labu ukur 1000 mL, tambahkan air suling sampai tanda tera lalu homogenkan.

2.6 Larutan asam klorida (HCl) 0,1 N

Pipet 2,1 mL HCl pekat masukkan ke dalam labu ukur 250 mL yang berisi kurang lebih 100 mL air suling, encerkan hingga tanda tera lalu homogenkan.


2.7 Larutan induk fluorida (F- ) 100 µg mL

a)	Larutkan 0,221 g NaF ke dalam labu ukur 1000 mL dengan air suling, encerkan hingga tanda tera lalu homogenkan.
b)	Larutan disimpan dalam botol polietilen.

2.8 Larutan standar flourida (F- )/mL

a)	Pipet 1 mL larutan induk fluorida 100 µg F-/mL ke dalam labu ukur 100 mL, kemudian diencerkan dengan air suling sampai tanda tera lalu homogenkan;
b)	Larutan disimpan dalam botol polietilen.

CATATAN Setiap 1 mL larutan mengandung 1 µg F-


2.9 Aseton (CH3COCH3) p.a



3. Peralatan

a) rangkaian peralatan pengambilan contoh uji HF seperti pada Gambar 1;
b) labu ukur 50 mL, 100 mL, 250 mL, dan 1000 mL;
c) pipet volumetrik 1 mL; 2 mL; 5 mL; 10 mL dan 15 mL;
d) karet penghisap;
e) gelas ukur 100 mL;
f) gelas piala 100 mL; 250 mL; 500 mL dan 1000 mL;
g) spektrofotometer dilengkapi kuvet;
h) timbangan analitik dengan ketelitian 4 desimal;
i) kaca arloji;
j) desikator;
k) oven; dan
l) pH meter.



Gambar 1 Rangkaian peralatan pengambil contoh uji HF

Keterangan gambar:

A       adalah pipa pengambil contoh uji;
B       adalah flange;
C       adalah elemen pemanas;
D       adalah glass wool ;
E1, E2    adalah botol penyerap 250 mL;
F1, F2    adalah kran cabang tiga;
G       adalah tabung pengering;
H       adalah botol pencuci berisi NaOH 20%;
I       adalah pompa penghisap;
J       adalah gas meter (1 L – 5 L per putaran);
K       adalah termometer;
L       adalah manometer;
M       adalah pengatur temperatur;
N1      adalah kran penutup;
N2      adalah kran pengatur kecepatan alir;
O       adalah pipa karet (flurorubber);
P       adalah wadah pendingin.



4. Pengambilan contoh uji

a)	Rangkai peralatan pengambilan contoh uji seperti pada Gambar 1.
b)	Masukkan 50 mL larutan penyerap pada langkah 2.1 ke dalam masing-masing botol penyerap dan masukkan pula 50 mL larutan pencuci pada langkah 2.2 ke dalam botol pencuci.
c)	Masukkan pipa pengambil contoh uji ke dalam cerobong dan panaskan pada suhu 120 oC. Pertahankan suhu pipa selama pengambilan contoh uji.
d)	Arahkan aliran gas buang ke posisi pencucian hingga aliran akan melalui botol pencuci.
e)	Hidupkan pompa penghisap udara dan atur kecepatan alir antara 1 L/menit - 2 L/menit, matikan pompa setelah 5 menit.
f)	Arahkan aliran gas buang ke posisi pengambilan contoh uji hingga aliran akan melalui botol penyerap.
g)	Baca penunjukan awal volum pada gas meter, V1 (L).
h)	Hidupkan pompa dan lakukan pengambilan contoh uji sampai volum total sekitar 10 L dengan mengatur laju alir gas meter antara 1 L/menit - 2 L/menit.
i)	Catat temperatur dan tekanan gas buang pada saat pengambilan contoh dengan menggunakan termometer dan manometer pada gas meter.
j)	Matikan pompa, tutup aliran gas dan baca penunjukan akhir volum pada gas meter, V2 (L).

5. Persiapan pengujian

5.1 Pembuatan kurva kalibrasi

a)	Optimalkan alat spektrofotometer sesuai petunjuk penggunaan alat.
b)	Pipet 0 mL; 1 mL; 2 mL; 5 mL; 10 mL dan 15 mL larutan standar F- 1 µg/mL ke dalam labu ukur 50 mL, lalu tambahkan air suling hingga volum akhir 20 mL.
c)	Tambahkan berturut-berturut ke dalam masing-masing labu ukur 5 mL larutan alizarin, 5 mL larutan penyangga dan 1 mL larutan lantanum nitrat.
d)	Tepatkan isi labu ukur dengan aseton, lalu dihomogenkan.
e)	Diamkan larutan selama 1 jam, sampai terbentuk senyawa kompleks.
f)	Ukur serapan masing-masing larutan standar menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 620 nm.
g)	Buat kurva kalibrasi antara serapan dengan jumlah ion fluorida (µg).

5.2 Persiapan contoh uji

a)	Pindahkan larutan yang berisi contoh uji dari kedua botol penyerap ke dalam labu ukur 250 mL.
b)	Bilas botol penyerap dengan sedikit air suling dan air bilasan dimasukkan ke dalam labu ukur di atas. Isi labu ditepatkan dengan air suling sampai tanda tera lalu dihomogenkan.
c)	Masukkan 100 mL larutan penyerap (blanko lapangan) ke dalam labu ukur 250 mL, encerkan dengan air suling. Larutan ini digunakan sebagai blanko .

6. Pengujian contoh uji

a)	Pipet 20 mL larutan contoh uji dari labu ukur 250 mL pada langkah 5.2 butir b) ke dalam labu ukur 50 mL.
b)	Pipet 20 mL larutan blanko pada langkah 5.2 butir c) dan masukkan ke dalam labu ukur 50 mL.
c)	Lakukan sesuai dengan langkah-langkah pada 5.1 butir c) sampai f).
d)	Baca serapan contoh uji kemudian hitung konsentrasi contoh uji dengan menggunakan kurva kalibrasi.

7. Perhitungan

7.1 Volum contoh uji udara yang diambil

Volum contoh uji gas yang diambil, dikoreksi pada kondisi normal (25oC, 760 mm Hg) dengan menggunakan rumus sebagai berikut:




dengan pengertian:

Vs       adalah volum contoh uji gas yang diambil pada kondisi normal (L);
V       adalah volum dari pembacaan gas meter dengan menghitung V2 - V1 (L);
Pa       adalah tekanan udara atmosfer, (mmHg);
Pm       adalah tekanan dibaca pada gas meter (mmHg);
Pv       adalah tekanan uap air jenuh pada temperatur t°C (mmHg), lihat pada lampiran tabel;
t       adalah temperatur gas dibaca pada gas meter (°C);
298       adalah konversi temperatur pada kondisi normal (25oC) ke dalam Kelvin;
273       adalah konversi temperatur pada kondisi normal (0oC) ke dalam Kelvin; dan
760       adalah tekanan udara standar (mmHg).


7.2 Konsentrasi HF dalam emisi gas buang sumber tidak bergerak

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




dengan pengertian:

C       adalah konsentrasi hidrogen fluorida (mg /Nm3);
A       adalah jumlah ion fluorida yang didapat dari kurva kalibrasi (µg F-);
b       adalah jumlah ion fluorida dalam larutan blanko (µg F-);
Vs       adalah volum contoh gas uji dikoreksi pada kondisi normal pada 25°C, 760 mmHg (L);
20       adalah berat molekul HF;
19       adalah berat atom F;
250     adalah volum contoh uji yang diencerkan dalam labu ukur 250 mL;
20       adalah volum contoh uji yang dipipet.



Referensi


SNI 19-7117.9-2005