Reakasi Kimia Penetapan Nikel (Ni) secara Fotometri dalam sampel air

A. Metode dimethylglyoxime (DMG)

Prinsip Analisis

Nikel dianalisis secara kuantitatif melalui reaksinya dengan dimethylglyoxime untuk membentuk kompleks berwarna orange, yang kemudian diekstraksi dengan kloroform untuk memekatkan warnanya dan untuk memungkinkan penentuan kolorimetri yang lebih sensitif. Agen khelat sodium tartrat  ditambahkan ke sampel untuk mengatasi gangguan yang disebabkan oleh logam pengganggu seperti kobalt, tembaga dan besi.


Reaksi kimia

Reaksi nikel dengan dimethylglyoxime

Dua molekul dimethylglyoxime dibutuhkan untuk membentuk kompleks warna dengan nikel. Sebuah proton dilepaskan dari masing-masing oxime group (=NOH) molekul dimethylglyoxime, namun dikomplekskan oleh pasangan elektron dari atom nitrogen dan bukan oleh elektron oksigen. Atom oksigen membentuk ikatan hidrogen ((O–H·O–)  dengan atom hidrogen.


Menghilangkan logam pengganggu dengan sodium tartrat

B. Metode Heptoxime ( HACH Method 8037)

Prinsip analisis hampir sama dengan metoda dimethylglyoxime diatas, berikut adalah reaksi antara nikel dengan Cycloheptanedionedioxime

Root Cause Analysis

Apa itu Root Cause Analysis?

Root Cause Analysis (RCA) atau analisis akar penyebab adalah metode pemecahan masalah yang digunakan untuk mengidentifikasi akar penyebab kesalahan atau masalah (Wikipedia).

RCA merupakan suatu sistem metode pemecahan masalah bertujuan untuk mengidentifikasi akar penyebab masalah atau kejadian yang didasarkan pada keyakinan bahwa masalah paling baik dipecahkan dengan mencoba mengoreksi atau menghilangkan akar penyebab, dengan mengarahkan tindakan perbaikan pada akar penyebab, diharapkan kemungkinan keterulangan masalah akan diminimalkan.

Prosedur Pengendalian Dokumen

ISO 17025 klausul 4.3 mensyaratkan laboratorium memiliki Prosedur Pengendalian Dokumen untuk mengendalikan semua dokumen yang merupakan bagian dari sistem manajemennya. Dokumen-dokumen ini termasuk yang dibuat secara internal ataupun berasal dari eksternal.

Laboratorium mengelola tiga jenis dokumen: 1) terkendali, 2) disetujui, dan 3) kadaluarsa. Semua dokumen yang mempengaruhi kualitas data laboratorium dikelola sesuai dengan lingkup dan kedalaman yang diperlukan.

1. Dokumen terkendali (controlled document)

Dokumen terkendali adalah dokumen yang dibuat secara internal, diidentifikasi secara unik, dikeluarkan, dan dipelihara sebagai bagian dari sistem mutu. Dokumen terkendali dikenali secara unik dengan: 1) tanggal efektif, 2) nomor revisi, 3) nomor halaman, 4) jumlah halaman, dan 5) tanda tangan dari pejabat yang berwenang menerbitkan dokumen (yaitu manajemen).

Dokumen terkendali didistribusikan kepada personil yang sudah ditentukan, dan apabila terjadi perubahan/revisi terhadap dokumen tersebut, maka pejabat yang berwenang berkewajiban untuk memberikan revisi yang terbaru dan memastikan dokumen yang lama telah ditarik.

2. Dokumen yang disetujui (approved document)

Dokumen yang disetujui adalah dokumen yang telah dirilis atau diakui secara eksternal, baik berupa soft copy maupun hard copy-nya. Contoh dokumen yang disetujui mencakup metoda standar EPA, AWWA, ASTM, dll. Kaji ulang dilakukan secara berkala untuk memastikan bahwa standar tersebut merupakan revisi terbaru.

3. Kadaluarsa (obsolete)

Dokumen kadaluarsa adalah dokumen yang telah digantikan oleh versi yang lebih baru atau yang mencerminkan praktik yang dihentikan.

Prosedur Pengendalian Dokumen harus memastikan bahwa:

1. Dokumen dibuat, dikaji ulang, dan disahkan sebelum digunakan.

2. Dokumen diidentifikasi secara khusus yang mencakup tanggal berlaku efektif, status revisi, nomor halaman, jumlah halaman total dan pejabat yang berwenang mengesahkannya.

3. Daftar induk dokumen (master list) yang menunjukkan status revisi dan pendistribusiannya.

4. Dokumen edisi terbaru yang telah sah didistribusikan dan tersedia di tempat-tempat yang memerlukannya dengan status terkendali.

5. Kaji ulang dokumen internal dilakukan secara berkala  dan direvisi untuk menjamin keberlanjutan kesesuaiannya, bila diperlukan.

6. Untuk mencegah penggunaan yang tidak seharusnya, dokumen kadaluarsa dimusnahkan atau diberi identifikasi yang sesuai jika disimpan untuk kepentingan hukum ataupun ilmu pengetahuan.

7. Perubahan dokumen dikaji ulang dan disahkan kembali oleh fungsi yang sama dengan fungsi yang melakukan kaji ulang sebelumnya.

Kasus temuan ketidaksesuaian terkait klausul 4.3 - Pengendalian Dokumen pada saat audit biasanya sering ditemukan hal-hal sebagai berikut:

a. Master List tidak up to date.

b. Teknisi ditemukan menggunakan prosedur kadaluarsa selama pengujian.

c. Dokumen dalam sistem manajemen organisasi tidak diidentifikasi secara unik dan/atau tidak termasuk identifikasi yang diperlukan/dibutuhkan

d. Sering kali kesalahan klerikal (tulis menulis) terjadi mengenai bagian ini. Dokumen tidak diperbarui secara tepat karena kesalahan manusia.

e. Banyak prosedur mutu, SOP, dan dokumen terkendali lainnya tersedia secara elektronik. Jika orang-orang di dalam organisasi mampu mencetak dokumen-dokumen ini, seringkali dapat menyebabkan masalah dengan penggunaan dokumen kadaluarsa.

Prosedur Kalibrasi Mercury Analyzer WA-4

1. Hidupkan Switch ON/OFF di sebelah kanan alat WA-4 dan biarkan sistem stabil selama 20 menit.

2. Nyalakan komputer (PC) dan tunggu sampai prosses booting selesai.

3. Klik 2x ikon WA-4, kemudian pilih menu [File(F)], pilih menu [Connected/Cut of Communication Line] atau klik ikon di bawah untuk menghubungkan WA-4 dan PC.

4. Pastikan larutan buffer (1 + 1) pH 7 terisi di dalam scrubber

5. Setelah 20 menit standby, tekan [START] pada panel operasi untuk membersihkan sistem

6. Pada software WA-4, masuk ke menu [Setup(S)], pilih [Set up Measuring Conditions]

7. Atur kondisi operasi sebagai berikut;

a) Pilih Gas (Heating Vaporization) di bawah [Sample and Analytical Method]

b) Di bawah Unit, pilih parameter sebagai berikut;

c) Pilih y = ax + blank di bawah [Calibration Curve]

d) Pilih Integral atau Peak di bawah [Peak Analysis] dengan guideline sebagai berikut;

i. 0 sampai 20ng atau 20ng, pilih Peak

ii. 0 sampai 200ng atau 1000ng, pilih Integral

e) Pilih Zero by Force di bawah [Description of minus value]

f) Pilih Concentration di bawah [Statistical data]

8. Tekan tombol rentang (range) di panel operasional, sesuai rentang konsentrasi sampel (lihat 7.d)

9. Buka box gas standar mercury MB-1, tekan switch ON/OFF, tunggu sampai temperature yang ditampilkan di display stabil

10. Untuk membuat deret kurva kalibrasi, lakukan langkah sebagai berikut;

a) Klik kolom [Sample Name [gas]] dan pilih STD

b) Klik kolom [Std (ng)], klik ikon dengan gambar thermometer [calculation of mercury content in injected standard gas]

c) Masukkan temperature yang ditampilkan pada MB-1 dan volume (uL) gas standar yang akan diambil, tekan ENTER

d) Lakukan langkah 10.a – 10.c sampai semua deret kalibrasi diinput

11. Buka penutup mercury collector orifice pada MB-1, masukkan needle syringe ke dalam lubang kecil wadah standar gas merkuri, gerakkan piston syringe 2 atau 3 kali untuk memastikan pengambilan sampel yang akurat, lalu ambil sejumlah volume gas standar merkuri



12. Tekan [START] pada panel operasi dan kalibrasi dimulai

13. Segera injek syringe ke dalam mercury collector tube M-160 melalui septum pada WA-4



14. Ulangi langkah 11-13 sampai kalibrasi selesai

15. Setelah kalibrasi selesai, analisis sampel dapat dilanjutkan. Untuk analisis sampel, cukup transfer mercury collector tube (M-160) ke dalam WA-4 untuk dianalisis satu per satu

16. Setelah selesai kalibrasi dan analisa sampel, pilih menu [File(F)], pilih [Save Data File]

17. Matikan alat sesuai prosedur mematikan alat WA-4

Penentuan Nikel Dalam Nickel Ore

Prinsip Analisis

Sample bijih nikel kering/dry berukuran – 200 mesh (- 75µm) yang telah dilarutkan dengan asam kuat dan silikat nya telah dihilangkan dengan asam fluoride diendapkan dengan dimethyl glyoxime dalam suasana basa dan panas. Endapan Ni-Glyoxime dilarutkan kembali dengan larutan asam dan panas. Ion nikel yang terbentuk dititrasi dengan indikator murexide membentuk kompleks Ni-EDTA dalam suasana basa.


Peralatan

1. Porcelain Crucible
2. Erlenmeyer 500 ml dan 300 ml
3. Measuring Glass 25 ml dan 100 ml
4. Labu Semprot
5. Filter Paper No. 41 dia. 12.5 cm
6. Analytical Balance, kapasitas 200 ± 0,1 mg.
7. Beaker Glass 250 dan 500 ml
8. Beaker PTFE 100 ml
9. Kaca Arloji
10. Oven
11. Funnel
12. Hot Plate
13. Burrete 50 ml
14. Standing Burrete
15. Gegep
16. Lacmus Paper
17. Desicator

Reagen

1. Tartaric Acid Solution 25 % (C₄H₆O₆)
Ditimbang 250 gr Tartaric acid dan larutkan dengan aquadest menjadi 1,000 ml.

2. Dimethyl Glyoxime 2 % (C₄H₅N₂O₂)
Ditimbang 20 gr Dimethyl Glyoxime dan larutkan dengan ethanol absolute sampai 1,000 ml.

3. EDTA Standard Solution 0.025 M
Ditimbang 9,306 gr EDTA dalam beaker glass 250 ml dan larutkan dengan aquadest. Masukkan dalam measuring flask 1,000 ml dan himpitkan dengan aquadest sampai tanda batas dan dikocok hingga homogen.

4. Amonia Solution (NH₄OH) 1:1

5. Nitric Acid Solution (HNO₃) 1:1 Panas

6. Hydrochloric Acid Solution (HCl) 1:9 Panas

7. Hydrochloric Acid (HCl) concentrate

8. Amonia (NH₄OH) concentrate

9. Nitric Acid (HNO₃) concentrate

10. Hydrofluoric acid (HF) concentrate

11. Perchloric acid (HClO₄) concentrate


Prosedur Analisis

1. Penentuan Faktor Larutan standar EDTA 0,025 M

1.1. Pembuatan Larutan standar Ni 1 mg/ml

1. Ditimbang ± 1,0000 gr standar nikel dalam gelas piala 250 ml.

2. Tambahkan 20 ml HNO₃ (p) larutkan diatas hotplate pada suhu 300°C hingga Volume larutan lebih kurang 5 ml.

3. Dinginkan lalu pindahkan ke dalam labu ukur 1 liter (saring no.41) dan himpitkan hingga tanda garis.

4. Kocok hingga homogen

1.2. Penentuan Faktor Larutan Standar EDTA 0,025 M

1. Pipet 20 ml Larutan Standar Ni 1 mg/ml (Larutan No. 1.1.) ke dalam Erlenmeyer 300 ml.

2. Tambahkan 2,5 ml asam tartaric 25% dan kertas lakmus asam 5 x 5 mm. Basakan dengan NH₄OH (p) (lakmus berubah dari merah ke biru ).

3. Tambahkan aquadest hingga volume lebih kurang 100 ml.

4. Tambahkan lebh kurang 0,01 gr indicator murexide dan 5 ml NH₄OH (1:1).

5. Titrasi dengan larutan EDTA 0,025 M sampai terjadi perubahan warna dari Orange ke ungu.

2. Penentuan Kandungan Nikel.

1. Timbang sample sebanyak 1 gr ketelitian 0.1 mg dan masukkan ke dalam beaker PTFE. Basahi dengan sedikit aquadest.

2. Tambahkan 10 ml HCl pekat, 5 ml HNO₃ pekat, 30 ml HClO₄ pekat dan 2 ml HF pekat. Panaskan di atas hot plate suhu 300 ºC hingga volume 5 ml atau hampir kering (Uap putih akan keluar dan hati-hati, jangan sampai hangus).

3. Tambahkan 20 ml HCl 1:9 dan 50 ml aquadest untuk melarutkan garam-garam nitrat dan klorida yang terbentuk.

4. Saring dengan kertas saring Whatman No. 41 ke dalam erlenmeyer 500 ml dan bilas dengan HCl 1:9 sebanyak 3 kali (untuk meyakinkan melarutnya garam-garam klorida dan nitrat) dan aquadest panas 4 kali hingga bersih.

5. Filtrat ditambahkan 25 ml tartaric acid 25 % dan aquadest sampai volume 300 ml.

6. Tambahkan beberapa tetes indikator BTB 0.1 % hingga kekuningan.

7. Netralkan larutan dengan NH₄OH 1:1 hingga terjadi perubahan warna kehijauan (kondisi larutan dalam keadaan basa), dan tambahkan kembali 5 ml NH₄4OH 1:1.

8. Panaskan di atas hot plate hingga hampir mendidih (suhu ± 70ºC).

9. Sambil dipanaskan, larutan ditambahkan 35 ml larutan dimethyl Glyoxime 2 % sedikit demi sedikit sambil di aduk untuk mengendapkan nikel sehingga terbentuk Nikel Glyoxime.

10. Diamkan di atas hotplate selama 10 menit (larutan di jaga, jangan sampai mendidih atau suhu ± 70ºC).

11. Dinginkan di temperature ruang atau air yang mengalir selama 2 jam untuk membentuk endapan yang sempurna (bulky).

12. Saring dengan kertas saring No. 41, cuci bersih dengan aquadest dalam suasana basa (500 ml aquadest dan 2 ml NH₄OH pekat). Terakhir bilas dengan air panas (bebas nitrat dan klorida).

13. Endapan, filter paper, dan funnel (corong) dipindahkan ke erlenmeyer, dan endapan dilarutkan kembali dengan HNO₃ 1:1 panas sebanyak 3 kali. Bilas dengan aquadest panas hingga bersih.

14. Larutan nikel diuapkan di atas hot plate suhu 300ºC hingga volume 5 ml dan tambahkan aquadest hingga volume 30 ml lalu didinginkan.

15. Tambahkan 1 ml tartaric acid 25 % dan basa kan dengan NH₄OH 1:1 hingga larutan berwarna kehijauan.

16. Tambahkan 10 ml NH₄OH 1:1 dan encerkan dengan aquadest sampai kira-kira 100 ml.

17. Larutan ditambahkan kira-kira 0.1 gr indikator murexide dan dititrasi dengan larutan standard EDTA 0.025 sampai terjadi perubahan warna dari Orange ke Ungu.

PERHITUNGAN

1. Perhitungan Penentuan Faktor Larutan Standar EDTA 0,025 M

Dimana :
F = Faktor EDTA 0,025 M dengan standar Ni 1 mg/ml.
Y = Vol Larutan standar Ni 1 mg/ml.
W = Berat standar nikel (gr).
X = Kemurnian standar Ni 1 mg/ml.
V = Vol. standar EDTA 0,025 M sebagai penitar

2. Perhitungan Kandungan Nikel dalam Bijih Nikel

Dimana :
F = Factor EDTA 0,025 M standar Ni 1 mg/ml
V = Volume penitaran EDTA 0,025 M
W = Berat sample ( mg )

3. Konversi Kandungan Nikel terhadap Moisture dalam Sample Analitik

Dimana :
M = Kandungan Moisture dalam sample analitik
Ni = Prosentase Ni pada No. 2.

Referensi
JIS M 8126:1994. Ores - Methods for Determination of Nickel.

Cara Menghitung Koefisien Korelasi (r)

Koefisien korelasi atau correllation coeficient yang disimbolkan dengan "r", adalah ukuran korelasi linear antara dua variable. Koefisien korelasi (r) dapat dihitung dari data yang sama digunakan untuk menghasilkan persamaan garis lurus (y = mx + b). Nilai Koefisien korelasi (r) memperkirakan linieritas sebenarnya dari data asli. Dengan kata lain, r memperkirakan seberapa baik persamaan garis lurus (atau regresi linier) mewakili titik data yang tersebar yang diplot pada grafik XY.

Nilai r berkisar dari -1 sampai +1 tergantung pada kemiringan garis. Nilai r +1 menunjukkan titik data memiliki hubungan linier sempurna dan garis memiliki kemiringan positif, karena konsentrasi sampel (X) meningkat, nilai absorbansi sampel (Y) juga meningkat. Nilai r -1 menunjukkan titik data memiliki hubungan linier sempurna dan garis memiliki kemiringan negative, karena konsentrasi sampel (X) meningkat, nilai absorbansi sampel ( Y) menurun.

Menghitung koefisien korelasi (r)

Seperti halnya perhitungan regresi linier, menghitung koefisien korelasi atau nilai r menggunakan rumus sebagai berikut:

Contoh perhitungan:

Langkah 1 – Hitung nilai rata-rata (mean) x̄, dengan cara menjumlahkan seluruh nilai x, kemudian membaginya dengan jumlah data.

Langkah 2 – Hitung nilai rata-rata (mean) ȳ, dengan cara menjumlahkan seluruh nilai y, kemudian membaginya dengan jumlah data.

Langkah 3 - Hitung kuadrat dari (x - x̄) dan jumlah kuadratnya

Langkah 4- Hitung kuadrat dari (y - ȳ) dan jumlah kuadratnya

Langkah 5 – Hitung jumlah (x - x̄) (y - ȳ)

Langkah 6 – masukkan ke dalam rumus koefisien korelasi;

Perhitungan menggunakan Excel

Koefisien korelasi dapat dihitung menggunakan excel dengan fungsi CORREL seperti contoh di bawah;

Menghitung Nilai Gross Heating Value (GHV) dari Hasil Komposisi Gas Alam

Pada postingan kali ini akan membahas cara menghitung Gross Heating Value (Volume basis) dengan menggunakan metode ISO 6976-1995 dengan kondisi referensi pembakaran 0 derajat celcius (0 °C) dan unit Kcal/Nm³, tabel physical properties diambil dari GPA 2145, disarankan agar membaca juga "GIIGNL - LNG Custody Transfer Handbook" untuk menambah referensi anda.

Langkah-langkah untuk menghitung nilai Gross Heating Value adalah sebagai berikut ;

Langkah Pertama – Kalibrasi GC

• Lakukan kalibrasi alat GC menggunakan standar gas, pastikan standar gas yang digunakan belum kadaluarsa

• Catat peak area setiap komponen

• Hitung Response Factor (RF) untuk masing-masing komponen dengan menggunakan menggunakan rumus sebagai berikut:

K = M_s/P_s

Dimana;
K = Response Factor (RF)
M_s = % Mol standar gas
P_s = Peak area standar gas

• Hitung Rerata Response Factor (RF)

• Hitung nilai % Error (RPD) dengan rumus;

• Bandingkan % error yang didapat dengan keberterimaan repeatability di metoda standar GPA 2261, apabila sama atau lebih kecil maka data kalibrasi bisa dipakai untuk analisis sampel.

Contoh data kalibrasi

Langkah Kedua – Analisis Sampel

• Analisis sampel dengan kondisi penetapan yang sama pada saat kalibrasi alat GC

• Catat peak area setiap komponen

• Hitung konsentrasi sampel dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

M_u=P_u/K

Dimana;
M_u = Konsentrasi sampel (unknown)
P_u = Peak area sampel (unkonown)
K = Response Factor (RF), yang didapat saat kalibrasi


• Hitung Rerata konsentrasi sampel sebelum normalisasi, data bisa diterima apabila konsentrasi sampel sebelum normalisasi 99 - 101 %.

• Hitung % Error (RPD) sesuai rumus di atas, data bisa diterima apabila % error sama atau lebih kecil dari batasan GPA 2261

• Lakukan Normalisasi Rerata “konsentrasi sebelum normalisasi” dengan cara membagi konsentrasi komponen dengan jumlah komponen (sebelum dinormalisasi) dikalikan dengan 100.

Contoh perhitungan normalisasi sampel;
CH₄ (normalisasi) = Kadar CH₄ (sebelum normal.) / jumlah (sebelum normal.) * 100
                              = (96.059/99.369)*100
                              = 96.67

Contoh data hasil analisis sampel

Langkah Ketiga – Hitung Gross Heating Value (GHV) dalam Kcal/Nm³

• Hitung Fraksi Mol (X_i) setiap komponen dengan membagi konsentrasi sesudah normalisasi dengan 100.

• Input data Gross Heating Value (volume basis) setiap komponen atau Hi (MJ/m³) dari tabel GPA 2145

• Kalikan fraksi mol dengan GHV setiap komponen

• Input compression factor  setiap komponen (Z_i) dari tabel GPA 2145

• Hitung Gross Heating Value dalam Kcal/Nm3 dengan rumus sebagai berikut

Dimana;
HV_n = Gross Heating Value (volume basis) sampel dalam Kcal/Nm3, dibulatkan ke zero               decimal
X_i = Fraksi Mol komponen
H_i = Gross Heating Value (volume basis) komponen
Z_i = Nilai compression factor komponen

Contoh data perhitungan GHV dari tabel di bawah;

HVn = ((40.911155 *238.8887)/(1-(0.0509227)^2))
         = 9799 Kcal/Nm3