Perpustakaan Digital ITB

Timbal menjadi salah satu unsur logam yang banyak ditemukan di lingkungan. Sumber utama timbal yang secara historis berasal dari emisi kendaraan bermotor yang menggunakan bensin bertimbal, walaupun penggunaan bensin bertimbal saat ini sudah dilarang. Selain itu, sumber lain timbal di atmosfer berasal dari aktivitas pertambangan, pembakaran kayu dan batu bara, peleburan, penyulingan logam, dan pembakaran sampah. Sifat timbal yang tidak dapat terdegradasi secara biologis dan dapat terakumulasi di dalam tubuh manusia, menjadikan paparan timbal dapat menimbulkan berbagai gangguan kesehatan pada manusia. Monitoring kandungan timbal di lingkungan perlu dilakukan secara terus menerus sebagai salah satu cara untuk mengevaluasi polusi dari timbal serta memperkirakan dampak dari polusi timbal di masa yang akan datang terhadap kesehatan manusia maupun lingkungan. Penentuan timbal dalam kadar rendah dengan tingkat akurasi yang baik dan selektifitas yang tinggi masih menjadi tantangan selain karena konsentrasi timbal di lingkungan cukup rendah juga karena kompleksitas matriks dalam sampel lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan adanya metode pemisahan yang dapat digunakan untuk pemisahan timbal serta metode prakonsentasi dengan selektifitas tinggi yang mampu menganalisis timbal dalam sampel lingkungan yang kompleks dalam kadar rendah (renik). Salah satu metode pemisahan dan prakonsentrasi yang banyak digunakan adalah Solid Phase Extraction (SPE) dengan polimer bercetakan ion (Ion Imprinted Polymers/IIPs) yang digunakan sebagai material fungsional. IIPs yang digunakan dalam SPE memiliki kelebihan diantaranya kinetika pengikatan yang cepat, dapat digunakan berulang, memiliki kapasitas adsorpsi yang besar, dan mudah digunakan dalam automatisasi proses ekstraksi. Pemilihan ligan/agen pengkompleks yang tepat dalam sintesis IIPs dapat memberikan peningkatan kinerja IIPs dengan selektifitas yang tinggi. Pada penelitian ini, ion imprinted polymers untuk timbal (Pb-IIP) disintesis dengan teknik pemerangkapan yang melibatkan kompleks terner Pb(II) dengan ligan Pyridilazo resorcinol (PAR) dan 4-Vinyl Pyridine (4-VP). PAR dapat membentuk senyawa kompleks dengan ion Pb(II) dan bersama-sama dengan vinil piridin (VP) akan dapat membentuk kompleks terner dengan Pb(II). Gugus vinil pada VP akan berikatan secara kovalen dengan tulang punggung polimer pada saat polimerisasi, sedangkan ligan PAR akan terperangkap di dalam matriks polimer. Dengan demikian posisi cetakan pada IIP dapat dipertahankan setelah template dilepaskan dari polimer. Non-Imprinted Polymer (NIP) disintesis sebagai pembanding dengan dua jenis NIP yaitu dengan penambahan ligan PAR (NIPP) dan tanpa penambahan ligan PAR (NIP). Jenis ligan yang digunakan dan kemampuan polimer dalam mempertahankan struktur geometri cetakannya, mempengaruhi kemampuan adsorpsi dan selektifitas IIP. Polimer dengan komposisi rantai pendek dapat memberikan rigiditas yang tinggi. Asam metakrilat (MAA) digunakan sebagai monomer fungsional dalam sintesis Pb-IIP ini yang diketahui banyak digunakan karena kemampuannya berperan sebagai donor proton dan ikatan hidrogen serta akseptor ikatan hidrogen. MAA memiliki ikatan rangkap yang sangat reaktif dan bersifat larut dengan monomer yang larut dalam air maupun minyak. Gugus karboksilat dalam MAA dapat mendorong pembentukan partikel polimer. TRIM dipilih sebagai agen pengikat silang (crosslinker) yang diharapkan mampu membentuk jejaring polimer yang lebih kuat dalam mempertahankan cetakan tiga dimensi dari template. Kinerja IIP yaitu afinitas dan selektifitas yang tinggi ditentukan oleh interaksi logam dengan ligan dan juga jumlah sisi aktif yang terbentuk pada saat polimerisasi. Karakterisasi material polimer telah dilakukan meliputi karakterisasi fisik dengan analisis FTIR, SEM-EDX, TGA, BET, dan potensial zeta. Optimasi komposisi sintesis dan teknik polimerisasi dilakukan untuk mendapatkan polimer dengan kapasitas dan imprinting factor (IF) terbaik. Polimer kemudian dievaluasi kinerja retensi dengan metode batch dan kolom SPE yang dilanjutkan dengan penggunaan Pb-IIP sebagai sorben dalam teknik prakonsentrasi berbasis analisis injeksi alir (FIA), dan aplikasi di dalam penentuan konsentrasi Pb(II) dalam sampel partikulat udara (PM2,5). Hasil evaluasi kinerja retensi dengan metode batch menghasilkan nilai kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 14,3 mg/g untuk Pb-IIP, dan 12,56 mg/g serta 10,63 mg/g untuk NIPP dan NIP. kondisi optimum adsorpsi yaitu pH 6, waktu kontak 120 menit, dan massa sorben 25 mg, kinetika adsorpsi mengikuti model pseudo orde dua, dan isoterm adosorpsi mengikuti model Langmuir. Faktor pemisahan dan selektivitas dari Pb-IIP terhadap ion Pb(II) dengan keberadaan ion logam lain yaitu Cu(II), Cd(II), dan Zn(II) menunjukkan koefisien selektivitas terbesar pada larutan kuarterner. Siklus adsorpsi-desorpsi sorben Pb-IIP dalam kolom SPE untuk penggunaan berulang lebih dari lima siklus masih memberikan nilai % recovery > 95% dan prakonsentrasi dapat dilakukan hingga 4 kali dengan HNO3 3 M sebagai eluen dan massa sorben 100 mg. Prakonsentrasi berbasis FIA-FAAS menggunakan mini kolom dengan massa sorben 35 mg, laju alir 1,5 mL/menit, dan carrier aqua DM pH 6 menggunakan sistem katup delapan jalur menghasilkan nilai kapasitas retensi dinamik sebesar 5,20 mg/g dengan konsentrasi Pb(II) 40 mg/L. Volume breaktrough dicapai pada waktu 2,97 menit. Kinerja analitik FIA-FAAS diperoleh presisi 3,09%, linearitas 0,9925, limit deteksi 5,11 ?g/L, limit kuantifikasi 16,84 ?g/L, dengan akurasi pada rentang 90%-110% yang menunjukkan efek matriks di dalam sampel tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap proses analisis Pb(II). Kinerja FIA yang dihasilkan yaitu faktor pengayaan 23,33 kali, efisiensi konsentrasi 11,65 per menit, dan indeks konsumtif 4,5 mL. Waktu analisis yang singkat dan volume reagen yang sedikit, serta kemudahan penggabungan dengan berbagai instrumen menjadi keunggulan dari teknik FIA-FAAS. Aplikasi sistem FIA-FAAS dengan sorben Pb-IIP untuk prakonsentrasi dan analisis ion Pb(II) dalam sampel parikulat udara (PM2,5) menghasilkan nilai akurasi yang cukup baik dan dapat diketahui konsentrasi Pb(II) dalam sampel PM2,5 yang digunakan pada penelitian ini yaitu sebesar 174,29 ng/m3 dan 217,86 ng/m3 . Nilai ini masih berada di bawah ambang batas aman yang ditetapkan oleh pemerintah yaitu sebesar 2000 ng/m3 untuk durasi sampling selama 24 jam. Teknik prakonsentrasi dan pemisahan ion Pb(II) dengan sistem FIA-FAAS menggunakan sorben Pb-IIP yang disintesis pada penelitian ini dapat digunakan untuk analisis ion Pb(II) dengan kadar renik di dalam sampel khususnya sampel lingkungan. Pengaruh matriks yang dapat diminimalkan menjadikan metode ini dapat digunakan sebagai metode alternatif dalam analisis Pb(II) dengan kadar renik menggunakan instrumen umum seperti FAAS sehingga dapat dilakukan di banyak laboratorium yang belum memiliki instrumen lainnya yang digunakan di dalam metode standar.