penentuan kadar chemical oxygen demand (COD) secara spektrofotometri

Penentuan kadar Chemical Oxygen Demand (COD) dengan Metode Spektrofotometer UV-VIS

            Chemical Oxygen Demand (COD) adalah jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengurai seluruh bahan organik yang terkandung dalam air. Hal ini karena bahan organik yang ada sengaja diurai secara kimia dengan menggunakan oksidator kuat kalium dikromat pada kondisi asam dan panas dengan katalisator perak sulfat, sehingga semua bahan organik, baik yang mudah terurai maupun yang kompleks dan sulit terurai, akan teroksidasi. Jadi COD menggambarkan jumlah total bahan organik yang ada (Boyd, 1990).

            Prinsip analisa COD menurut Mahida (1984) yaitu sebagian zat organik melalui tes COD ini dioksidasi oleh larutan K₂Cr₂O₇ dalam keadaan asam yang mendidih. Bahan buangan organik akan dioksidasi oleh kalium dikromat menjadi gas CO₂ dan H₂O serta sejumlah ion krom (III). Kalium dikromat atau K₂Cr₂O₇ digunakan sebagai sumber oksigen (oxidizing agent). Oksidasi terhadap bahan buangan organik akan mengikuti reaksi berikut ini:

C_nH_aO_bN_c + dCr₂O₇^2- + (8d+c) H⁺ → nCO₂ + H₂O + 2dCr³⁺ + cNH₄₊

            Reaksi tersebut perlu pemanasan yang dilakukan selama 2 jam pada suhu 105^°C menggunakan alat COD reaktor yang berfungsi agar zat organik volatil tidak keluar dan juga penambahan katalisator perak sulfat (AgSO₄) sebagai katalisator untuk mempercepat reaksi. Apabila dalam bahan buangan organik diperkirakan ada unsur klorida yang dapat mengganggu reaksi maka perlu ditambahkan merkuri sulfat untuk menghilangkan gangguan klorida tersebut. Unsur klorida dapat mengganggu karena akan teroksidasi oleh kalium dikromat sesuai dengan reaksi berikut ini:

Apabila dalam larutan air lingkungan terdapat klorida, maka oksigen yang diperlukan pada reaksi tersebut tidak menggambarkan keadaan sebenarnya.Tingkat pencemaran oleh bahan buangan organik tidak dapat diketahui secara benar. Penambahan merkuri sulfat berfungsi untuk mengikat ion klorida menjadi merkuri klorida mengikuti reaksi berikut ini:

Hg²⁺ (aq) + 2Cl^- (aq) → HgCl₂ (s)

Warna larutan air lingkungan yang mengandung bahan buangan organik sebelum reaksi oksidasi adalah kuning. Apabila reaksi oksidasi selesai maka akan berubah menjadi hijau. Jumlah oksigen yang diperlukan untuk reaksi oksidasi terhadap bahan buangan organik sama dengan jumlah kalium dikromat yang digunakan pada reaksi tersebut. Semakin banyak kalium dikromat yang dipakai pada reaksi oksidasi, maka semakin banyak oksigen yang diperlukan.Hal ini berarti bahwa air lingkungan semakin banyak tercemar oleh bahan buangan organik (Mahida, 1984).

            Penetapan chemical oxygen demand (COD) digunakan untuk mengukur banyaknya oksigen setara dengan bahan organik yang ada di dalam sampel air, yang mudah dioksidasi oleh senyawa kimia oksidator kuat. COD merupakan banyaknya oksidator kuat yang diperlukan untuk mengoksidasi zat organik dalam air, dihitung sebagai mg/L O₂ (Tresna, 2000).

            Besarnya nilai COD menggambarkan jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bahan oksidan, misalnya kalium dikhromat K₂Cr₂O₇, untuk mengoksidasi bahan-bahan organik yang terdapat dalam air. Uji COD merupakan suatu cara untuk mengetahui jumlah bahan organik yang lebih cepat daripada uji BOD, yaitu berdasarkan reaksi kimia dari suatu bahan oksidan (Fardiaz, 1995). Angka COD merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat-zat organik yang secara alamiah dapat dioksidasi melalui proses mikrobiologi, dan mengakibatkan berkurangnya oksigen trelarut dalam air (Alaerts dan Santika, 1984). Air dengan kadar COD yang tinggi dapat mengurangi tingkat oksigen terlarut sehingga mempengaruhi kelangsungan hidup organisme akuatik (Sutamihardja dan Husin, 1983).

            Kadar COD pada perairan yang tidak tercemar biasanya kurang dari 20 mg/L, sedangkan pada perairan tercemar lebih dari 200 mg/L dan pada limbah industri dapat mencapai 60.000 mg/L (UNESCO, WHO/UNEP, 1991 dalam Warlina, 2004).

            Penentuan kadar COD dapat dilakukan dengan menggunakan metode spektrofotometer UV-Vis. Cara uji kebutuhan oksigen kimiawi (COD) menurut SNI 6989.2:2009 adalah senyawa organik dan anorganik, terutama organik dalam contoh uji dioksidasi oleh Cr₂O₇^2- dalam refluks tertutup menghasilkan Cr³⁺. Jumlah oksidan yang dibutuhkan dinyatakan dalam ekuivalen oksigen (O₂ mgL^-1) diukur secara spektrofotometer sinar tampak pada panjang gelombang 420 nm.

            Spektrofotometer adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrofotometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu, sedangkan fotometer adalah alat untuk pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorbsi (Khopkar, 1990). Spektrofotometer merupakan sebuah instrumen yang mengukur absorbansi atau penyerapan cahaya dengan energi (panjang gelombang) tertentu oleh suatu atom atau molekul. Molekul dalam daerah energi ini akan mengalami transisi elektron (Clark, 1993).

            Prinsip kerja spektrofotometer UV-Vis yaitu larutan yang berwarna dalam tabung reaksi khusus dimasukkan ke tempat cuplikan dan absorbansi atau % transmitansi dapat dibaca pada skala pembacaan. Sumber cahaya berupa lampu tungsten akan memancarkan sinar polikromatik. Setelah melewati pengaturan panjang gelombang hanya sinar yang monokromatis dilewatkan ke larutan dan sinar yang melewati larutan dideteksi oleh fotodetektor (Hendayana, 1994).

            Spektrofotometer UV-Visible bekerja pada kisaran panjang gelombang 200-400 nm untuk daerah UV dan 400-780 nm untuk daerah Visible (Khopkar, 1990). Pada dasarnya komponen spektrofotometer UV-Vis hanya terdiri atas sumber energi cahaya, monokromator dan detektor. Tetapi, agar membaca hasil lebih sempurna dan cepat dilakukan beberapa tambahan komponen sehingga komponen spektrofotometer adalah sebagai berikut:

1.    Sumber energi cahaya

Cahaya yang bersinambungan meliputi daerah spektrum dalam, dimana instrumen ini dirancang untuk beroperasi. Sebagai sumber cahaya digunakan lampu wolfram untuk bagian spektrum yang terlihat (visual) pada sekitar 330 nm sedangkan sebagai sumber cahaya yang kontinyu untuk UV dipakai lampu deuterium.

2.    Monokromator

     Pada isolator panjang gelombang akan merubah cahaya polikromatis menjadi monokromatis. Monokromator ini dapat berupa filter berwarna, prisma atau diffraction grating.

3.    Tempat sampel (kuvet)

            Pemakaian kuvet untuk visual cukup dengan kuvet kaca dapat terbuat dari berbagai macam bahan seperti gelas maupun plastik tetapi untuk UV harus dari bahan kwarsa yang bervolume 3cm³ dan berpenampang 1 cm. Beberapa spektrofotometer mempunyai 2 saluran (tempat) kuvet untuk pengukuran absorbansi blanko dan sampel.

4.    Detektor

            Fungsinya untuk mendeteksi sampel dengan engubah energi sinar menjadi energi listrik. Berupa transurted yang mengubah energi cahaya menjadi isyarat listrik detektor yang bisa digunakan dalam spektrofotometer adalah photo multilapis tube photocell atau photodiode.

5.    Recorder

            Sinyal dari detektor biasanya diperkuat kemudian direkam sebagai spektrum yang berbentuk puncak-puncak. Plot antara panjang gelombang dan absorbansi akan menghasilkan spktrum (Hendayana, 1994).

            Spektrofotometri UV-Vis melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spektrofotometri UV-Vis lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitatif dibandingkan kualitatif. Absorbsi cahaya UV-Vis mengakibatkan transisisi elektron, yaitu promosi elektron-elektron dari orbital keadaan dasar yang berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi berenergi lebih tinggi. Semua molekul dapat menyerap radiasi dalam daerah UV-Vis karena molekul tersebut mengandung elektron, yang dapat dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi (Sastrohamidjojo, 1991).

Keuntungan dan kekurangan tes COD

a.    Keuntungan

· Analisa COD hanya memerlukan waktu kurang lebih 3 jam, sedangkan analisa BOD memerlukan waktu 5 hari.

·    Untuk menganalisa COD antara 50 sampai 800 mg/L, tidak dibutuhakan pengenceran sampel sedang pada umumnya analisa BOD selalu membutuhkan pengenceran.

·       Ketelitian dan ketepatan tes COD adalah 2 sampai 3 kali lebih tinggi dari   tes BOD.

·       Gangguan dari zat yang bersifat racun terhadap mikroorganisme pada tes   BOD, tidak menjadi soal pada tes COD.

b.    kekurangan            

            Tes COD hanya merupakan suatu analisa yang menggunakan suatu reaksi oksidasi kimia yang menirukan oksidasi biologis (yang sebenarnya terjadi di alam), sehingga merupakan suatu pendekatan saja. Karena hal diatas maka tes COD tidak dapat membedakan antara zat-zat yang sebenarnya tidak teroksidasi (inert) dan zat-zat yang teroksidasi secara biologis (Alaerts dan Santika, 1984).

Rumus penentuan kadar COD berdasarkan kurva kalibrasi:

Y = mx + c

Dimana:

m       : Slope

c        : Intersep

x        : Konsentrasi

DAFTAR PUSTAKA

Alaerts, G dan Santika, S.S. (1984). Metode Penelitian Air. Surabaya: Usaha Nasional.

Boyd, C. E. (1990). Water Quality in Ponds for Aquaculture. Alabama Agricultural Experiment Station. Alabama: Auburn University.

Hendayana, S., Kadarohman, A., Sumarna, A.A., dan Supriatna, A. (1994). Kimia Analitik Instrumen. Semarang: IKIP Semarang Press.

Mahida, U. N. (1984). Pencemaran Air dan Pemanfaatan Limbah Industri. Jakarta: C. V. Rajawali.

Sastrohamidjojo, Hardjono. (1991). Dasar-dasar Spektroskopi. Yogyakarta: Liberty.

Tresna, Sastrawijaya. (2000). Pencemaran Lingkungan. Jakarta: Rineka Cipta.

Fardiaz, Srikandi. (1995). Polusi Air dan Udara. Yogyakarta: Kanisius.

Sutamihardja, R. T. (1983). Water Pollution Analysis Technique. In UNESCO-BIOTROP Training Seminar in Environmental Science and Management. Bogor: SEAMEO-BIOTROP.

Khopkar, S.M. (1990). Basic Consept of Analitycal Chemistry, Diterjemahkan oleh Saptorahardjo. Jakarta: Ui Press.

Clark. B.J. (1993). UV Spectroscopy Techniques Instrumentations, Data Handing. London:  Chapman dan Hall.