Penentuan Kadar Besi dalam Pasir Bekas

Penentuan Kadar Besi dalam Pasir Bekas Penambangan
di Kecamatan Cempaka
dengan Metode Analisis Aktivasi Neutron (AAN)
Prihatin Oktivasari dan Ade Agung Harnawan
Abstrak: Telah dilakukan penentuan kandungan logam besi dalam pasir bekas
penambangan dengan metode analisis aktivasi neutron (AAN). Sampel diambil
dari enam lokasi yang berbeda di daerah kecamatan Cempaka dimana di daerah
itu banyak terdapat penambangan batubara dan intan. Dari pengukuran yang
dilakukan pada areal bekas penambangan diperoleh hasil adanya logam Besi
(Fe) dan beberapa logam lain dalam konsentrasi yang bervariasi. Dari hasil yang
didapat ternyata prosentase kandungan Fe termasuk tinggi..
Kata kunci: kandungan besi, AAN, Kecamatan Cempaka
PENDAHULUAN
Setelah
daerah,
lewat
maka
besi yang terkandung di dalamnya.
berlaku
otonomi
penggalian
Pendapatan
dana
berperan
aktif
bagi
daerah
Daerah
Kalimantan Selatan, teknologi nuklir
(PAD) dilakukan secara intensif oleh
(fisika inti) dapat membantu untuk
pemerintah
maupun
menganalisis kadar bijih besi dalam
Cempaka
pasir di daerah bekas penambangan
rakyatnya.
Asli
Oleh karena itu, untuk dapat ikut
daerah
Kecamatan
merupakan
salah
satu
daerah
tersebut.
Pasir
besi
di
daerah
penambangan Intan di Kotamadya
tersebut hingga saat ini masih belum
Banjarbaru,
dieksploitasi karena memang belum
Kalimantan
Selatan.
Pada daerah ini masih dilakukan
pernah ada yang meneliti.
penambangan, namun ada sebagian
Salah satu metode analisa
daerah Kecamatan Cempaka yang
unsur berdasarkan reaksi inti adalah
sudah
Analisis
Aktivasi
dengan
metode aktivasi
merupakan
penambangan,
areal
hampir
bekas
sekitar
1
Neutron
(AAN)
neutron
hektar. Dari dahulu hingga sekarang
secara absolut yang berasal dari
pasir
reaktor
bekas
Kecamatan
penambangan
Cempaka
di
hanya
nuklir.
Pada
prinsipnya
neutron akan akan bereaksi dengan
digunakan sebagai bahan bangunan
inti
karena sifatnya yang netral
saja, padahal dalam pasir tersebut
sehingga tidak berinteraksi dengan
mengandung bijih besi, tetapi belum
elektron.
diteliti secara pasti berapa unsur
neutron inti akan bersifat radioaktif
Setelah
Staf Pengajar Program Studi Fisika FMIPA Universitas Lambung Mangkurat
Jl A Yani km 35,800 Banjarbaru
34
menangkap
Prihatin, O dan Harnawan, A. A, Penentuan Kadar Besi ..............
yakni
secara
memancarkan
spontan
partikel
akan
untuk
menghasilkan
35
radionuklida.
radioaktif
Jumlah radionuklida yang dihasilkan
yang dapat berupa , , dan .
tergantung pada jumlah inti dalam
Radiasi  yang dipancarkan oleh
target, jumlah neutron yang diterima
isotop memiliki energi yang sangat
oleh inti target, waktu iradiasi, jenis
karakteristik. Dengan teknik spektro-
inti dalam target, dan faktor tampang
metri
lintang reaksi. Radionuklida yang
 dapat ditentukan isotop,
sehingga dapat diketahui berapa
terbentuk
kadar
perubahan waktu dengan skema
unsur
yang
akan
diteliti.
akan
meluruh
sesuai
peluruhan yang karakteristik. Hal ini
(Sunardi, 2002)
Metode ini dipilih karena
untuk mendapatkan standar pasir
berarti distribusi hasil iradiasi akan
dipengaruhi oleh waktu peluruhan.
Teknik
besi yang bersertifikat adalah sangat
aktivasi
sulit. Oleh karena itu digunakan
merupakan
teknik AAN karena mampu meng-
memanfaatkan
identifikasi suatu unsur dalam orde
partikel bermuatan atau foton, yang
bagian per juta (part per million/
masing-masing dihasilkan oleh suatu
ppm), bahkan untuk beberapa kasus
reaktor
mampu mengidentifikasi hingga orde
sejenisnya. Teknik aktivasi
bagian
melibatkan
per
billion/ppb).
milyar
(part
Demikian
per
tinggi
teknik
nuklir
analisis
berkas
atau
yang
neutron,
siklotron
penggunaan
atau
yang
neutron,
umumnya melibatkan penggunaan
kepekaannya sehingga teknik AAN
berbagai
jenis
neutron
mampu menganalisis 76 unsur yang
berlangsung dalam suatu fasilitas
berbeda dalam satu sampel yang
nuklir, khususnya reaktor nuklir.
Neutron
dianalisa dengan berat 6-10 gram,
termal
neutron
gram dan 11 jenis unsur dengan
kesetimbangan
berat 10-12 gram. Di samping itu,
kecepatan gerakan atom-atom yang
teknik AAN tidak terpengaruh oleh
termoderasi.
perlakuan kimia dan tidak merusak
neutron
terhadap
dianalisa.
Maxwelliam, dengan kemungkinan
(http://www. Elektro Indonesia. html.)
kecepatannya adalah 2200 m.det-1
Aktivasi
yang
neutron
adalah
iradiasi suatu target dengan neutron
pada
berada
adalah
53 jenis unsur dengan berat 9-10
bahan
yang
yang
termal
dalam
dengan
Distribusi energi dari
termal
temperatur
ini
20oC
adalah
yang
berkorelasi dengan energi 0,025 eV.
36
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 7 No.1, Pebruari 2010 (34 – 39)
Teknik
neutron
analisis
didasarkan
aktivasi
jumlahnya (Ws) diiradiasi bersama-
reaksi
sama dengan sampel yang akan
pada
penangkapan neutron termal oleh
ditentukan
target melalui reaksi (n, ). Neutron
Keduanya
termal diabsorbsi oleh inti target dan
standar, selanjutnya dicacah secara
menghasilkan inti yang kelebihan
berurutan
neutron yang bersifat tidak stabil. Inti
pencacahan yang sama. Formulasi
ini
untuk menghitung kuantitas unsur
selanjutnya
mencapai
(stabil)
cenderung
keadaan
akan
setimbang
dengan
melepaskan
dalam
kuantitas
baik
pada
sampel
Cu 
isomerik, atau melalui peluruhan atau + yang umumnya diikuti pula
dengan :
oleh pancaran sinar-. Sinar- yang
Cu
suatu
posisi
maupun
geometri
adalah
( Np )cuplikan
( Np )s tan dar
sebagai
xW s tan dar (1)
: konsentrasi analit
dalam sampel
dipancarkan pada umumnya bersifat
untuk
sampel
berikut,
kelebihan energinya melalui transisi
karakteristik
unsurnya.
(Np)cuplikan : luas puncak cuplikan
radionuklida tertentu, dan sifat ini
(Np)standar
: luas puncak standar
digunakan
Wstandar
: berat unsur standar
untuk
mengidentifikasi
suatu radionuklida hasil aktivasi.
Berdasarkan fenomena ini, maka
dimungkinkan
untuk
METODE PENELITIAN
Metode penelitian ini dibuat
menentukan
unsur yang terkandung dalam suatu
dengan tahapan-tahapan:
benda, baik secara kualitatif maupun
1. Sampling
kuantitatif secara simultan tanpa
Sampel pasir besi diambil
dipengaruhi oleh sifat-sifat kimia dari
dari enam lokasi lahan pertanian
cuplikan. Dalam metode komparatif
kota
AAN, kuantitas unsur dalam analit
Kecamatan
berbanding lurus dengan sinyal yang
Kalsel. Lokasi I terletak di lubang
diukur
dekat
oleh
detektor,
yaitu
laju
yang
terdapat
di
Cempaka
Banjarbaru
pinggiran
jalan,
daerah
lokasi
II
yang
terletak di lubang 3 m dari lokasi I,
spesifik untuk nuklida yang akan
lokasi III terletak di lubang 3 m dari
ditentukan.
ini,
lokasi II, lokasi IV terletak di lubang
sejumlah masa unsur yang diketahui
3 m dari lokasi III, lokasi V terletak di
pencacahan
dari
Pada
radiasi
metode
37
Prihatin, O dan Harnawan, A. A, Penentuan Kadar Besi ..............
lubang 3 m dari lokasi IV, lokasi VI
dilakukan di Sistim Rabbit hidrolik
terletak di lubang 3 m dari lokasi V.
dengan fluks neutron 3,5x1013 n.cm-
2. Preparasi sampel dan unsur
standard
2
.s.
4. Pengukuran sinar gamma γ
Sampel dari keenam lokasi di
ukur kandungan logamnya masingmasing terdiri dari dua replikat.
Bahan
acuan
standar
yang
dipergunakan adalah SRM HR 2780,
Pasir besi dengan berat berkisar
antara 30-40 mg. Sampel dan bahan
acuan
kemudian
dimasukkan
kedalam kapsul iradiasi.
Pada
metode
analisis
AAN
dengan
komparatif,
untuk
mengukur spektrum energi sinar-γ
dan besarnya unsur logam yang
terkandung dalam cuplikan yang
teraktivasi
dilakukan
spektrometri
γ
dengan
menggunakan
detektor HPGe.
5. Analisis kualitatif dan
kuantitatif
3. Iradiasi neutron
Iradiasi dilakukan untuk unsur-
Analisis kualitatif dilakukan
unsur dengan waktu paruh panjang
untuk mengidentifikasi unsur logam
selama ± 1-2 jam. Setelah sampel
yang terkandung dalam cuplikan.
dikeluarkan dari reaktor, dibiarkan
Sedangkan
atau diberikan waktu tunda selama 1
ditentukan dengan metode kompa-
minggu sehingga unsur lain yang
ratif yaitu dengan membandingkan
tidak dikehendaki dalam sampel,
antara luas puncak dari cuplikan
yang berumur paruh singkat segera
teriradiasi
habis
puncak standar.
karena
Pengambilan
sampel
Analisa Data
meluruh.
Iradiasi
Preparasi sampel
Pencacahan
sampel
analisis
dibagi
kuantitatif
dengan
luas
Irradiasi sampel
Kalibrasi spektroskopi
gamma
Hasil/laporan
Gambar 1. Tahapan-tahapan penelitian
38
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 7 No.1, Pebruari 2010 (34 – 39)
Tata cara pengukuran adalah:
Dari hasil pengukuran kadar
1. Alat dan bahan
logam besi yang terdapat dalam

Neraca analitik
pasir diperoleh data sebagai berikut:

Pemanas/oven

Pinset
Tabel 1. Kadar logam besi yang
terdapat dalam pasir

Vial, kapsul

Spektroskopi gamma
I
Konsentrasi Logam
Fe
1,9 ± 0,05

MCA card dan komputer
II
2,2 ± 0,06

Pasir
III
2,1 ± 0,05

Bahan acuan standar SRM
IV
1,9 ± 0,03
1573a
V
1,2 ± 0,03
2. Tata kerja
VI
2,9 ± 0,07


Lokasi
Buat masing-masing menjadi
dua replikat, dan timbang
Keterangan:
sekitar 40-50 mg, masukkan
Ketidakpastian dinyatakan dengan
dalam vial polietilene.
tingkat kepercayaan 95 %
Timbang
bahan
acuan



penentuan
kandungan logam pada pasir besi
masukkan
diperoleh jenis logam Besi (Fe).
Bungkus
aluminium

hasil
standar sekitar 40-50 mg,
dalam
vial
polietilene.

Dari
Adapun
pemilihan
lokasi
vial
dengan
pengambilan adalah sebagai berikut
voil,
masukkan
: lokasi I terletak di lubang dekat
dalam kapsul aluminium.
pinggiran jalan, lokasi II terletak di
Iradiasi selama ± 1-2 jam,
lubang 3 m dari lokasi I, lokasi III
dan biarkan selama 1 minggu
terletak di lubang 3 m dari lokasi II,
untuk peluruhan.
lokasi IV terletak di lubang 3 m dari
Cacah dengan spektrometri
lokasi III, lokasi V terletak di lubang
gamma
3 m dari lokasi IV, lokasi VI terletak
Analisis
hasil
spektrum
di lubang 3 m dari lokasi V. Dari
dengan program Genie 2000
keenam
Hitung
kandungan
ditemukan
secara
kuantitatif
program excel.
logam
dengan
lokasi
tersebut
perbedaan
tidak
yang
signifikan untuk kandungan logam
besi tersebut. Oleh karena itu dapat
Prihatin, O dan Harnawan, A. A, Penentuan Kadar Besi ..............
39
diambil kesimpulan bahwa dalam
DAFTAR PUSTAKA
pasir bekas penambangan tersebut
Anonimous, IAEA Practical Aspect of
Operating
A
Neutron
Activation Laboratory, IAEATECDOC-564,Wina 1990
mengandung logam besi yang mana
bisa
diambil
manfaatnya
oleh
penduduk sekitar. Dan dari hasil
yang diperoleh dengan berat sampel
hanya
30-40
mg
diperoleh
konsentrasi sekitar 2.
http://www. Elektro Indonesia. html.
Analisis Pengaktifan Neutron.
KESIMPULAN
Dari
uraian-uraian
yang
dikemukakan di atas dapat disimpulkan
bahwa
penambangan
daerah
pasir
yang
Kecamatan
bekas
diambil
dari
Cempaka
Kotamadya Banjarbaru, Kalimantan
Selatan mengandung logam Besi
(Fe).
Anonimous, NIST, “Certificate of
Analysis Standard Reference
Material
HR
2780”,
Gaithersburg, MD 20899,
Certificate Issue date
22
November 1995.
Sunardi, Elin, Rany S, 2002,
Penentuan
Unsur
logam
dalam
Pantai
Selatan
Yogyakarta dengan Metode
Aktivasi Neutron Cepat secara
absolut, BIMIPA No : 3 Tahun
: XII, Yogyakarta
Wisnu
Susetyo,
Spektrometri
Gamma Dan Penerapannya
Dalam Analisis Pengaktifan
Neutron,
Gajah
Mada
University Press, 1988