Penentuan BTEX dalam Limbah Padat dengan Kromatografi Gas

Polusi limbah padat telah menjadi tantangan utama di bidang perlindungan lingkungan. BTEX (seperti benzena, toluena, etilbenzena, dll.), sebagai polutan organik tipikal, menimbulkan ancaman signifikan terhadap lingkungan ekologis dan kesehatan manusia karena toksisitasnya yang tinggi, mobilitas yang kuat, dan potensi risiko karsinogenik. Polutan ini berasal tidak hanya dari produksi industri dan limbah kota, tetapi juga dapat masuk ke lingkungan melalui pembuangan di tempat pembuangan sampah, penumpukan limbah, atau penanganan yang tidak tepat, sehingga mencemari tanah, air tanah, dan ekosistem sekitarnya. Oleh karena itu, deteksi BTEX yang akurat dalam limbah padat sangat penting.

Makalah ini mengacu pada "Limbah Padat—Penentuan BTEX—Metode Kromatografi Gas/Headspace" (HJ 975-2018) dan menggunakan Kromatograf Gas Wayeal GC6100 yang dilengkapi dengan detektor FID dan sampler headspace untuk deteksi BTEX dalam limbah padat.

Kata kunci: BTEX, Headspace, Kromatografi gas, Detektor FID, Limbah Padat.

1. Metode Eksperimen

1.1 Konfigurasi Instrumen

Tabel 1 Daftar Konfigurasi Kromatograf Gas

1.2 Bahan Eksperimen dan Peralatan Tambahan

Larutan standar referensi dari 8 komponen BTEX dalam metanol (1000μg/mL): Larutan standar komersial bersertifikat, disimpan dalam wadah kedap udara dalam kondisi gelap pada suhu di bawah 4°C.

Larutan kerja standar 1 dari 8 komponen BTEX dalam metanol (10μg/mL): Pipet secara akurat 100μL larutan standar referensi dan encerkan hingga 10mL dengan air. Siapkan yang baru sebelum digunakan.

Larutan kerja standar 2 dari 8 komponen BTEX dalam metanol (100μg/mL): Pipet secara akurat 1000μL larutan standar referensi dan encerkan hingga 10mL dengan air. Siapkan yang baru sebelum digunakan.

Metanol: Tingkat kromatografi

Asam fosfat: Tingkat GR

Pasir kuarsa: 0.30-0.85mm (50-20 mesh). Dipanaskan dalam tungku muffle pada suhu 400°C selama 4 jam, kemudian dipindahkan ke botol bersumbat kaca tanah untuk penyimpanan tertutup setelah didinginkan.

Natrium klorida: Tingkat GR (dipanaskan dalam tungku muffle pada suhu 400°C selama 4 jam sebelum digunakan, kemudian dipindahkan ke botol bersumbat kaca tanah dan disimpan dalam desikator untuk aplikasi selanjutnya).

Larutan natrium klorida jenuh: Ukur 500mL air, tambahkan asam fosfat tetes demi tetes untuk menyesuaikan pH ≤ 2, tambahkan 180g natrium klorida, larutkan dan campur secara menyeluruh. Simpan pada suhu di bawah 4°C.

Gas pembawa: Nitrogen kemurnian tinggi

Pembangkit hidrogen

Pembangkit udara

Sampler headspace otomatis penuh: Akurasi kontrol suhu ±1°C.

Vial headspace: Vial headspace kaca (20mL).

1.3 Kondisi Uji

1.3.1 Kondisi Referensi untuk Sampler Headspace

Suhu kesetimbangan pemanasan: 95℃

Waktu kesetimbangan pemanasan: 50 menit

Suhu injeksi katup: 100°C;

Suhu saluran transfer: 110°C;

Volume injeksi: 1.0 mL (loop kuantitatif).

1.3.2 Kondisi Referensi untuk Kromatograf Gas

Kolom kromatografi: Kolom kapiler lilin, 30m*0.32mm*0.5μm.

Pemrograman suhu: Suhu kolom awal 40°C, tahan selama 5 menit; kemudian ditingkatkan menjadi 90°C dengan laju 5°C/menit dan tahan selama 5 menit.

Laju aliran kolom: 2mL/menit

Suhu port injeksi: 200℃

Suhu detektor: 250℃

Laju aliran udara: 300mL/menit

Laju aliran hidrogen: 40 mL/menit.

Laju aliran make-up: 25 mL/menit.

Injeksi terpisah: Rasio terpisah 10:1.

1.4 Persiapan Larutan

Larutan Kerja Standar Linier BTEX

Tambahkan 2g pasir kuarsa dan 10mL larutan natrium klorida jenuh secara berurutan ke dalam 7 vial headspace. Kemudian tambahkan 0μL, 5μL, 10μL, 20μL larutan kerja standar 1 (10μg/mL) dan 5μL, 10μL, 40μL larutan kerja standar 2 (100μg/mL) masing-masing ke dalam setiap vial yang sesuai. Segel segera untuk menyiapkan seri standar dengan massa senyawa target masing-masing 0μg, 0.05μg, 0.10μg, 0.20μg, 0.50μg, 1.00μg, dan 4.00μg.

2. Hasil dan Eksperimen

2.1 Analisis Kualitatif Sampel Standar

Gbr 1 Kromatogram Larutan Standar BTEX (1.00μg)

Tabel 2 Parameter Kromatografi Larutan Standar BTEX (1.00μg)

Catatan: Seperti yang ditunjukkan kromatogram di atas, resolusi antara semua puncak komponen BTEX melebihi 1.5, memenuhi persyaratan untuk aplikasi analitik.

2.2 Linier

Gbr 2 Kurva Standar BTEX dan Koefisien Korelasi

Catatan: Tingkat konsentrasi untuk kurva kerja standar BTEX dalam pengujian ini adalah 0μg, 0.05 μg, 0.10μg, 0.20μg, 0.50μg, 1.00μg, dan 4.00μg. Semua komponen BTEX menunjukkan linearitas yang sangat baik dengan koefisien korelasi >0.999, memenuhi persyaratan untuk aplikasi analitik.

2.3 Presisi

Gbr 3 Kromatogram Reproduktifitas BTEX dalam Sampel Limbah Padat (0.025mg/kg)

Gbr 4 Kromatogram Reproduktifitas BTEX dalam Sampel Limbah Padat (0.100mg/kg)

Gbr 5 Kromatogram Reproduktifitas BTEX dalam Sampel Limbah Padat (0.500mg/kg)

Tabel 3 Parameter Kromatografi BTEX dalam Sampel Limbah Padat

Catatan: Enam penentuan duplikat dilakukan pada sampel standar campuran BTEX pada tingkat konsentrasi 0.025mg/kg, 0.100mg/kg, dan 0.500mg/kg. Deviasi standar relatif (RSD) masing-masing adalah 1.1-2.4%, 1.2-2.4%, dan 0.8-1.6%. Semua puncak kromatografi menunjukkan deviasi relatif yang sesuai dengan persyaratan standar.

2.4 LOD

Gbr 6 Kromatogram untuk Batas Deteksi BTEX dalam Sampel Limbah Padat (0.025mg/kg)

Tabel 4 Batas Deteksi Metode dan Batas Kuantifikasi Bawah untuk Komponen BTEX

Delapan injeksi duplikat larutan senyawa benzena (0.025 mg/kg) dalam sampel limbah padat dilakukan. Perhitungan menunjukkan bahwa ketika ukuran sampel limbah padat adalah 2 g, batas deteksi metode ini berkisar dari 0.001 hingga 0.004 mg/kg, dan batas kuantifikasi bawah berkisar dari 0.004 hingga 0.016 mg/kg, memenuhi persyaratan standar.

2.5 Uji Sampel

Pra-perlakuan sampel: Tambahkan 2g sampel limbah padat dan 10mL larutan natrium klorida jenuh ke dalam vial headspace. Segel vial segera dan osilasi pada 150 siklus/menit selama 10 menit menggunakan pengocok bolak-balik. Selanjutnya, lakukan analisis menggunakan sampler headspace.

Gbr 7 Kromatogram Analisis Sampel Limbah Padat

Catatan: Setelah prosedur pra-perlakuan standar, sampel limbah padat dianalisis setelah pengambilan sampel. Tidak ada senyawa BTEX yang terdeteksi dalam sampel limbah padat.

2.6 Uji Pemulihan

Tabel 5 Parameter Kromatografi BTEX dalam Limbah Padat

Catatan: Delapan pengujian duplikat dilakukan pada sampel limbah padat yang ditambahkan dengan konsentrasi BTEX rendah, sedang, dan tinggi. Tingkat pemulihan untuk semua komponen BTEX memenuhi persyaratan standar.

3. Kesimpulan

Metode ini menggunakan Kromatograf Gas Wayeal GC6100 yang dilengkapi dengan detektor FID dan sampler headspace untuk penentuan BTEX dalam limbah padat. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa resolusi antara semua puncak komponen BTEX melebihi 1.5, memenuhi persyaratan analitik. Ketika konsentrasi kurva kerja standar berkisar dari 0.05 hingga 4.0μg, semua komponen BTEX menunjukkan linearitas yang sangat baik dengan koefisien korelasi >0.999, memenuhi tuntutan analitik. Presisi, batas deteksi, dan tingkat pemulihan metode semuanya sesuai dengan spesifikasi standar. Setelah pra-perlakuan, tidak ada senyawa BTEX yang terdeteksi dalam sampel uji, yang menunjukkan hasil yang normal. Hal ini menunjukkan bahwa metode yang menggunakan instrumen Wayeal GC6100 memenuhi persyaratan untuk penentuan BTEX dalam limbah padat.

4. Perhatian

Pelarut dan standar referensi yang digunakan dalam percobaan diklasifikasikan sebagai bahan kimia berbahaya. Semua prosedur persiapan larutan dan pra-perlakuan sampel harus dilakukan di dalam lemari asam. Operator harus mengenakan alat pelindung diri laboratorium yang sesuai sesuai kebutuhan, menghindari kontak apa pun dengan kulit dan pakaian.