Praktikum Spektroskopi 1 || Penentuan Chemical Oxygen Demand (COD) dengan Spektrofotometer UV-Vis ||

Tujuan
Memahami prinsip dasar penentuan COD secara spektrofotometri UV-Vis.

Dasar Teori
COD adalah jumlah oksigen yang diperlukan agar senyawa organik yang ada dalam air dapat teroksidasi melalui reaksi kimia baik yang dapat didegradasi oleh mikroorganisme maupun yang sukar terdegradasi. Menurut Alerts dan Santika (1987), COD adalah jumlah oksigen (mg O2) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat organik yang ada dalam 1 liter sampel air, dimana pengoksidasi K2Cr2O7 digunakan sebagai sumber oksigennya (oxidizing agent).

Kalium bikromat yang digunakan sebagai sumber oksigen untuk mengoksidasi senyawa-senyawa organik yang ada di dalam sampel gas CO2 dan gas H2O serta sejumlah ion Cr3+ melalui persamaan reaksi sebagai berikut:

CaHbOc + Cr2O72- + H+ → CO2 + H2O +Cr3+

Perkembangan metoda-metoda penentuan COD dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori. Pertama metoda yang didasarkan pada prinsip oksidasi kimia secara konvensional dan sederhana dalam proses analisisnya. Kedua metoda yang berdasarkan pada oksidasi elektrokatalitik pada bahan organik dan disertai pengukuran secara elektrokimia.

COD adalah jumah oksidan Cr2O72- yang bereaksi dengan contoh uji dan dinyatakan sebagai mg O2 untuk tiap 1000 mL contoh uji. Senyawa organik dan anorganik terutama organik dalam contoh uji dioksidasi oleh Cr2O72- dalam refluks tertutup menghasilkan Cr3+. Jumlah oksidan yang dibutuhkan dinyatakan dalam ekuivalen oksigen (O2 mg/L) diukur secara spektrofotometri sinar tampak. Cr2O72- kuat mengabsorbsi pada panjang gelombang 400 nm dan Cr3+ kuat mengabsorbsi pada panjang gelombang 600 nm.

Untuk nilai COD 100 mg/L sampai dengan 900 mg/L ditentukan kenaikan Cr3+ pada panjang gelombang 600 nm. Pada contoh uji dengan nilai COD yang lebih tinggi dilakukan pengenceran terlebih dahulu sebelum pengujian. Untuk nilai COD lebih kecil atau sama dengan 90 mg/L ditentukan pengurangan konsentrasi Cr2O72- pada panjang gelombang 420 nm.

Alat

1. Spektrofotometer sinar tampak
2. Kuvet
3. Tabung pencerna (ampul borosilikat 10 mL)
4. Pemanas (termoblock)
5. Labu ukur
6. Pipet volume
7. Beker gelas
8. Tabung reaksi
9. Rak tabung reaksi

Bahan

1. Akuades
2. Larutan pencerna
3. Larutan H2SO4
4. Larutan standar kalium hidrogen phtalat (KHP)

Cara Kerja
Persiapan Contoh Uji

1. Homogenkan contoh uji.
2. Cuci tabung refluk dan tutupnya dengan H2SO4 20% sebelum digunakan.
3. Pipet volume contoh uji dan tambahkan larutan pencernaan dan tambahkan larutan pereaksi asam sulfat yang memadai ke dalam tabung.
4. Tutup tabung dan kocok perlahan sampai homogen.
5. Letakkan tabung pada pemanas yang telah dipanaskan pada suhu 150℃, lakukan refluks selama 2 jam.

Pembuatan Kurva Kalibrasi

1. Optimalkan alat uji spektrofotometer sesuai petunjuk penggunaan alat untuk pengujian COD.
2. Siapkan setidaknya 5 larutan standar KHP 10, 20, 40, 60 dan 80 ppm ekuivalen dengan COD untuk mewakili kisaran konsentrasi.
3. Gunakan volume pereaksi yang sama antara contoh dan larutan standar KHP.
4. Baca absorbansinya pada panjang gelobang 600 nm atau panjang gelombang 420 nm.
5. Buat kurva kalibrasi.

Prosedur Analisis

1. Dinginkan perlahan-lahan contoh yang sudah direfluk sampai suhu ruang untuk mencegah terbentuknya endapan. Jika perlu saat pendinginan sesekali tutup contoh dibuka untuk mencegah adanya tekanan gas.
2. Biarkan suspensi mengendap dan pastikan bagian yang akan diukur benar0benar jernih.
3. Ukur contoh dan larutan standar pada panjang gelombang yang telah ditentukan (420 nm atau 600 nm).
4. Pada panjang gelombang 600 nm gunakan blanko yang tidak direfluks sebagai larutan referensi.
5. Jika konsentrasi COD lebih kecil atau sama dengan 90 mg/L, lakukan pengukuran pada panjang gelombang 420 nm, gunakan pereaksi air sebagai larutan referensi.
6. Ukur absorbansi blanko yang tidak direfluk yang mengandung dikromat dengan pereaksi air sebagai pengganti contoh uji, akan memberikan absorbansi dikromat awal.
7. Perbedaan absorbansi antara contoh yang direfluk dan yang tidak direfluks adalah pengukuran COD contoh uji.
8. Plot perbedaan absorbansi antara blanko yang direfluk dan absorbansi larutan standar yang direfluks terhadap nilai COD untuk masing-masing standar.
9. Lakukan analisa duplo.

Pembahasan
Kebutuhan oksigen kimiawi atau chemical oxygen demand (COD) adalah parameter yang menunjukkan banyaknya senyawa organik yang dapat dioksidasi pada limbah cair. Senyawa tersebut akan dioksidasi oleh reagen yang merupakan oksidator. Reagen yang digunakan adalah kalium dikromat.

Prinsip dari analisa COD ini sendiri adalah senyawa organik dan anorganik, terutama organik dalam contoh uji dioksidasi oleh Cr2O72-  dalam refluks tertutup dan menghasilkan Cr3+. Jumlah oksigen yang dibutuhkan dinyatakan dalam ekuivalen oksigen (mg O2/mL) yang diukur secara spektrofotometri UV-Vis. Cr2O72- lemah mengabsorbsi pada panjang gelombang 420 nm dan Cr3+ kuat mengabsorbsi pada panjang gelombang 600 nm.

Angka yang ditunjukkan COD merupakan ukuran bagi pencemaran air dari zat-zat organik yang secara alamiah dapat mengoksidasi melalui proses mikrobiologis dan dapat mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut dalam air. Sebagian besar zat organik melalui tes COD ini dioksidasi oleh larutan K2Cr2O7 (kalium dikromat) dalam keadaan asam yang mendidih. Suasana asam dapat icapai dengan menambahkan H2SO4 pada campuran larutan yang berfungsi sebagai katalis. Reaksi yang terjadi adalah:

Nilai COD pada kisaran 100 mg/mL sampai dengan 900 mg/mL ditentukan pada panjang gelombang 600 nm. Pada contoh uji dengan nilai COD yang lebih tinggi dilakukan pengenceran terlebih dahulu sebelum ngujian. Untuk nilai COD yang lebih kecil atau sama dengan 90 mg/mL ditentukan pada panjang gelombang 420 nm. Oleh karena itu pengukuran menggunakan dua panjang gelombang yang berbeda untuk menentukan konsentrasi COD pada sampel air limbah bekas cucian. Pada pengukuran dengan blanko 600 nm menggunakan blanko  campuran dari 2,5 mL akuades; 1,5 mL larutan pencerna dan 3,5 mL H2SO4 sedangkan untuk panjang gelombang 420 nm menggunakan blanko akuades saja.

Proses refluks atau pemanasan pada alat termoblock befungsi untuk mempercepat proses reaksi reduksi antara sampel dengan K2Cr2O7. Adapun hasil pemeriksaan COD yang dilakukan diperoleh hasil sebesar 125,375 mg O2/mL. jika ditinjau kembali dengan merujuk pada Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No.KEP-03/MENKLH/11/1991 tentang baku mutu limbah cair golongan 3 COD yaitu 300 mg/mL, dari hasil pengujian ini dapat diketahui bahwa limbah dari hasil cucian masih aman bagi mikroorganisme yang hidup di dalam air karena tidak melebihi nilai ambang batas.

Kesimpulan
Prinsip dasar dari analisa COD adalah contoh uji atau sampel dioksidasi oleh Cr2O72- dalam refluks tertutup dan menghasilkan Cr3+. Jumlah oksidan yang dibutuhkan dinyatakan dalam ekuivalen oksigen (mg O2/L) diukur secara spektrofotometri UV-Vis. Cr2O72- kuat mengabsorbsi pada panjang gelombang 420 nm dan memperoleh hasil sebesar 125,375 mg O2/L untuk limbah cair bekas cucian.

Daftar Pustaka
Underwood, A.L. 1990. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga:Jakarta.
Khopkar, S.M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Universitas Indonesia:Jakarta.
Fessenden and Fessenden. 1986. Kimia Organik Jilid 2. Erlangga:Jakarta.
SNI.

Posted by CLAS ID