## Pengaruh karbon aktif terhadap harga faktor Nernst  pada pembuatan sensor sulfat berbasis zeolit
(The effect of activated carbon towards the Nernst factor value in sulphate sensor based on zeolite)

## Qonitah Fardiyah, Atikah, dan Hermin Sulistyarti
Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya email: fardiyah@ub.ac.id
diterima September 2014, disetujui Oktober 2014

## Abstrak
Dalam  penelitian  ini  telah  dipelajari  pengaruh  karbon  aktif  terhadap  harga  Faktor  Nernst  sensor potensiometri ion sulfat berbasis zeolit. Harga Faktor Nernst dilihat dari perbandingan komposisi membran dengan dan  tanpa  penambahan  karbon  aktif.  Komposisi  membran  adalah  campuran  bahan  aktif  (  zeolit  -  karbon  aktif), polyvinyl  klorida  (PVC)  sebagai  matriks  polimer,  dioctyl  phtalat  (DOP)  sebagai  pemlastis  dalam  pelarut tetrahidrofuran (THF). Larutan uji  yang digunakan adalah  larutan  K 2 SO 4 pada rentang konsentrasi 1x10 -8 – 1x10 -1 M . Hasil penelitian menunjukkan komposisi membran tanpa penambahan karbon aktif dengan zeolit :  PVC : DOP sebesar  3  :  1  :  2    (b/b)  dalam  pelarut  THF  memiliki  harga  Faktor  Nernst  sebesar  27,65  mV/dekade  konsentrasi. Komposisi  membran  dengan penambahan karbon aktif  diperoleh  zeolit :  karbon aktif : PVC : DOP sebesar 3 : 0,2:  1  :  2    (b/b)  dalam  pelarut  THF  memiliki  harga  Faktor  Nernst  sebesar  29,18  mV/dekade  konsentrasi.  Sensor potensiometri  ion  sulfat  berbasis  zeolit  dengan  penambahan  karbon  aktif  memiliki  karakteristik  Nernstian  dengan harga faktor Nernst sebesar 29,18 ± 1,9 mV/dekade konsentrasi, kisaran konsentrasi 10 -5 – 10 -1 M sulfat dan batas deteksi 4,27 x 10 -6 M atau setara dengan 0,410 ppm sulfat.
Kata kunci: komposisi membran, batas deteksi, Nernstian, kisaran konsentrasi

## Abstract
This  research  aims  to  study  the  effect  of  adding  activated  carbon  to  sulfate  ion  potentiometric  sensor performance in terms of Nernst factor  value based on zeolite. Nernst factor value can be seen from a comparison of  the  composition  of  the  membrane  with  and  without  the  addition  of  activated  carbon  .  Membrane  composition includes  a  mixture  of  ionophore  (  zeolite  -  activated  carbon  )  ,  polyvinyl  chloride  (  PVC  )  as  a  polymer  matrix  , dioctyl phtalat ( DOP ) as a plasticizer in the solvent tetrahydrofuran ( THF ) . Test solution used was a solution of K 2 SO 4 in the concentration range 1x10 -8 - 1x10 -1 M . The results showed the composition of the membrane without the addition of activated carbon is zeolite : PVC : DOP of 3: 1 : 2 ( w / w ) in THF solvent by the Nernst factor value 27.65  mV  /  decade  of  concentration  .  The  optimum  composition  of  the  membrane  by  the  addition  of  activated carbon is zeolites : active carbon : PVC : DOP of 3: 0.2 : 1 : 2 ( w / w ) in THF solvent by the Nernst factor value 29.18  mV  /  decade  of  concentration  .  Sulfate  ion  potentiometric  sensor  based  on  zeolite  with  the  addition  of activated carbon has  Nernstian characteristics with Nernst factor of 29.18 ± 1.9 mV / decade of concentration , the concentration range of 10 -5 - 10 -1 M sulfate and the detection limit of 4.27 x 10 - 6 M or equal to 0.410 ppm sulfate.
Key words: membrane composition, detection limit, Nernstian, the range of concentrations

## Pendahuluan
Konsentrasi  sulfat  yang  cukup  tinggi  di lingkungan  dapat  bersifat  kontaminan.    Sulfat dengan  konsentrasi  tinggi  dapat  menyebabkan air  berasa  pahit  dan  berasa  obat,  berpotensi mengakibatkan manusia maupun hewan mengalami  diare  dan  dehidrasi  [1,2].  Maka sangat  diperlukan  metode  yang  baik  untuk menentukan kadar sulfat di perairan yang dapat bekerja  cepat  dan  sederhana.  Metode  yang telah  ada  dan sering  digunakan  dalam penentuan  sulfat  yaitu  metode  potensiometri yang  menggunakan  sensor  elektrokimia  berupa Elektroda  Selektif  Ion  (ESI).  ESI  merupakan suatu  sensor  elektrokimia  potensiometrik  yang banyak  digunakan  karena  memiliki  selektifitas, sensitivitas,  ketepatan  yang  relatif  tinggi,  dan batas  deteksinya  yang  cukup  rendah  [3].  Pada pelaksanaannya, proses analisis ini cepat, dapat diaplikasikan di lapangan, mudah dan memerlukan sedikit sampel serta peralatan yang cukup sederhana.
Secara prinsip karakter
sensor potensiometri ini pada umumnya ditentukan oleh sifat hidrofobisitas dan kelistrikan bahan pembentuk membran. Membran yang digunakan dalam kontruksi sensor potensiometri harus  mempunyai  sifat  penghantar  listrik  yang baik,  meskipun  kecil,  dan  harus  mempunyai kelarutan  dalam  larutan  analit  yang  umumnya air adalah nol [4,5].
Sensor  ini  bekerja  mengikuti  kaidah kesetimbangan elektrokimia untuk menghasilkan  beda  potensial  pada  antarmuka membran  dengan  larutan.  Beda  potensial  yang timbul  ditentukan  oleh  aktivitas  ion  target  yang dinyatakan dengan Persamaan Nernst [6], yaitu:
(1)
dengan  E 0 adalah  potensial  standar  dari elektroda,  R  = konstanta gas (8,314 JK -1 mol -1 ), T    =  suhu  kamar  (25 ° C  atau  298  K),  F    = bilangan Faraday (96485 Cmol -1 ), x- = aktivitas ion x - dan n = muatan analit.
Prinsip  ini  juga  seperti  pada  pengukuran potensial sel elektrokimia menggunakan elektroda indikator ESI dan elektroda pembanding  Ag/AgCl,  maka  potensial  yang terukur  merupakan  beda  potensial  antara  ESI dengan elektroda Ag/AgCl [7].
(2)
Pada  penerapan  untuk  ion  sulfat,  yang merupakan  ion  bivalen,  maka  n  =  2,  sehingga persamaan Nernst untuk ion sulfat menjadi:
(3)
Aktifitas  ion  dalam  larutan  adalah  nilai yang dapat terukur oleh ESI, bukan konsentrasi ion.  Aktifitas  ion  ( i )  merupakan  konsentrasi efektif  ion.  Aktifitas  ion  dipengaruhi  oleh  total kekuatan ion dalam larutan ( γ ) yang ditunjukkan oleh persamaan:
,                           (4)
dengan γ i adalah  koefisien  aktivitas, i adalah aktifitas suatu ion i dalam larutan dan C i adalah konsentrasi  dari  ion  i.  Dalam  praktiknya, skematis  pengukuran  suatu  larutan  dengan menggunakan  sensor  elektrokimia  (contoh untuk  ion  sulfat)  dapat  ditunjukkan  pada Gambar 1.
Beberapa penelitian terdahulu tentang ESI tipe ini dilakukan. Telah dikembangkan pengukuran  ion  sulfat  menggunakan  sensor potensiometri  yang  berupa  Elektroda  Selektif Ion  (ESI)  sulfat  tipe  kawat  terlapis  berbasis aliquot  336-sulfat  dimana  senyawa  aliquot  336- sulfat  ini  merupakan  material  organik    yang mampu  memberikan  respon  potensial  yang cukup  baik.  Sensor  ion    sulfat  tersebut menunjukkan  respon  linier  terhadap  ion  sulfat pada range 1.0 ×10 −5 hingga 1.0×10 −2 M dengan harga  faktor  Nernst  sebesar  28,46  mV/decade dan limit deteksi sebesar 10 -5 M [8].
Gambar  1.    Pengukuran  suatu  larutan  dengan sensor potensiometri ion  Sulfat [9].
Penelitian berikutnya, telah dikembangkan sensor potensiometri ion sulfat dengan mengganti  bahan  aktif  membran  menggunakan kitosan  hasil  isolasi  dari  udang  jerbung (Penaeus  merguinensis).  Pemilihan  kitosan sebagai bahan aktif membran sensor elektrokimia  ion  sulfat ini  adalah  bahwa  kitosan memiliki  konduktivitas  yang  cukup  baik  yaitu 278,93  Ohm −1 m −1 ,  sehingga  dapat  digunakan sebagai  bahan  aktif  membran  [10].  Sensor potensiometri  ion    sulfat  yang  dihasilkan menunjukkan  respon  linier  terhadap  ion  sulfat pada range 1.0 ×10 −4 hingga 1.0×10 −1 M dengan harga  faktor  Nernst  yang  lebih  mendekati  nilai teoritis yaitu sebesar 29,03 mV/decade dan limit deteksi  yang  diperoleh  sebesar  2,69x  10 -5 M [10,11].
Pada  penelitian  ini  pembuatan  sensor potensiometri  ion  sulfat dilakukan  dengan menggunakan  membran  zeolit-karbon.  Zeolit sebagai  material  anorganik  memiliki  hantaran listrik  yang  bersifat  ionik.    Namun  sifat  daya hantar  listrik  yang  dimiliki  zeolit  cukup  lemah, sehingga ditambahkan karbon untuk meningkatkan sifat daya hantar listriknya. Harga faktor Nernst merupakan parameter tak langsung  dari  sifat  daya  hantar  listrik  sensor sulfat  berbasis  zeolit,  yang  diuji  sesuai  variasi komposisi  membran  yaitu  dengan  penambahan karbon dan tanpa penambahan karbon.
Penggunaan karbon aktif dalam campuran membran elektrode karena karbon aktif memiliki struktur grafit dimana di dalam struktur ini atom- atom  karbon  membentuk  orbital  hibridisasi  sp 2 yang menghubungkan satu atom karbon dengan atom karbon lainnya. Struktur ini memungkinkan
terjadinya  pergerakan  elektron  sehingga  dapat menghantarkan arus listrik [12].
Karbon  juga  digunakan  sebagai  bahan pendukung  membran  karena  karbon  aktif bersifat  inert  sehingga  tidak  mudah  teroksidasi ataupun  tereduksi  yang  dapat  digunakan  dalam campuran  pada  membran  dan  digunakan sebagai adsorben dan pendukung dalam katalis karena karbon aktif mempunyai luas permukaan yang  tinggi.  Dengan  demikian,  tujuan  dari penelitian  ini  adalah  mempelajari  pengaruh penambahan  karbon  terhadap  harga  faktor Nernst  pada  pembuatan  sensor  sulfat  berbasis zeolit,  komposisi  optimum  membran  dengan jumlah  penambahan  karbon  yang  konstan,  dan penentuan  harga  faktor  Nernst  dan  kepekaan dari  sensor  sulfat  menggunakan    membran dengan penambahan karbon dan tanpa penambahan karbon.

## Metodologi
Untuk mendapatkan hasil dalam penelitian,  digunakan  peralatan-peralatan  yaitu: potensiometer  Fisher  model  955,  elektroda pembanding  Ag/AgCl,  neraca  analitik  merek Adventurer  model  AR  2130,  oven  Fisher Scientific  655  F,  tanur  Nabertherm model  N-31, pengaduk  magnet,  statif,  botol  semprot,  botol sampel,  sendok  takar,  kertas  lilin,  kertas Whatman No. 40. Bahan-bahan yang diperlukan mempunyai  derajat  analisis  kecuali  disebutkan khusus. Bahan tersebut  antara lain: zeolit grade alamiah  diambil  dari  daerah  kecamatan  Turen Kabupaten  Malang,  karbon  aktif  (E-Merck), pemlastis  dioktilfalat  (DOP),  polivinilklorida (PVC), tetrahidrofuran (THF), kawat Pt (diameter  0,5  mm  dan  panjang  5  cm),  kabel koaksial  RG-58,  HNO 3 65%    (v/v)  p.a,  padatan NH 4 Cl  p.a,  padatan  BaCl 2 ,  padatan  K 2 SO 4 p.a, gliserol,  padatan  AgNO 3 ,  etanol  96  %  (v/v)  p.a (Brastachem), dan akuades.
Penelitian ini dilakukan berdasarkan prinsip  potensiometri  dengan  cara  mengukur potensial  larutan  uji  K 2 SO 4 menggunakan sensor  potensiometri  ion  sulfat  berbasis  zeolit dengan elektroda pembanding Ag/AgCl. Adapun tahapan  penelitian  yang  dilakukan  adalah preparasi larutan , aktivasi zeolit, dan pembuatan  membran  sensor  potensiometri  ion sulfat  dengan  mencampurkan  zeolit  teraktivasi,
karbon aktif, PVC, dan DOP dalam pelarut THF. Perbandingan bahan yang digunakan adalah :
Tabel 1. Variasi komposisi membran.
Komposisi Membran Komposisi Bahan Zeolit (%) Karbon Aktif (%) PVC (%) DOP (%) 1 48,39 3,22 16,13   32,26 2 32,26 3,22 16,13   48,39 3 16,13 3,22 16,13   64,52
Perbandingan  di  atas  dibuat  dengan  berat  total campuran  membran  sebesar  3  g.  Campuran tersebut  diaduk  dengan  pengaduk  magnet selama  2-3  jam  sampai  diperoleh  campuran yang homogen dan bebas gelembung udara.
Tahap selanjutnya adalah membran dengan  komposisi  di  atas,  digunakan  untuk mengukur potensial sederetan larutan uji K 2 SO 4 10 -8 ,  10 -7 ,  10 -6 ,  10 -5 ,  10 -4 ,  10 -3 ,  10 -2 dan  10 -1 M. Dari  nilai  potensial  yang  diperoleh,  kemudian ditentukan  harga  faktor  Nernstnya.  Komposisi membran  sensor  potensiometri  ion  sulfat    yang menghasilkan  harga  faktor  Nernst  mendekati teoritis (29,6 mV/dekade konsentrasi) merupakan komposisi optimum membran. Data- data pengukuran ini kemudian diplot pada grafik hubungan  antara  E  (mV)  terhadap  –log[SO 4 2- ]. Grafik  yang  diperoleh  merupakan  garis  lurus pada  selang  konsentrasi  tertentu  dengan kemiringan sebesar -2,303.RT/n.F yang merupakan  harga  faktor  Nernst.  Sedang  grafik yang  berupa  garis  lurus  menunjukkan  daerah trayek  pengukuran.  Kepekaan  atau  batas deteksi dari sensor didapatkan dari perpotongan garis  singgung  pada  fungsi  garis  linier  dengan garis  non  linier  dari  kurva  hubungan  antara  E (mV) terhadap –log[SO 4 2- ].

## Hasil dan Pembahasan
Sifat  Nersntian  merupakan  salah  satu faktor  yang  menentukan  karakteristik  dasar suatu  sensor  elektrokimia  (elektrode  selektif ion).  Pada  penelitian  ini,  bahan  penyusun  yang digunakan terdiri dari zeolit sebagai bahan aktif, PVC  sebagai  matrik  polimer,  DOP  sebagai pemlastis,  karbon  aktif  sebagai  pendukung membran  dalam  pelarut  THF.  Pada  proses pembuatan  sensor  potensiometri  ion  sulfat, zeolit  alam  yang  memiliki  situs  negatif  diubah terlebih  dahulu  menjadi  zeolit  bersitus  positif.
Zeolit alam direndam dengan larutan NH 4 Cl 2M. Perendaman  ini  bertujuan  menggantikan  kation logam  yang  terikat  pada  situs  negatif  kerangka zeolit. Kemudian dilakukan kalsinasi zeolit pada suhu  550 o C  selama  4  jam  dilakukan  agar  zeolit membentuk situs positif, yaitu melalui pelepasan NH 3 dan  molekul  air.  Zeolit  yang  semula bermuatan negatif  setelah mengalami kalsinasi akan  membentuk  situs  positif  pada  gugus  Si. Anion  sulfat  yang  berasal  dari  K 2 SO 4 akan terikat pada ion Si + dari zeolit.
Gambar  2.  Spektra  FTIR  zeolit  alam  dan  zeolit alam hasil kalsinasi.
Pada  proses  kalsinasi  terjadi  proses dealuminasi  [13].  Terjadinya  dealuminasi  dapat diamati  dari  adanya  pergeseran  pada  spektra vibrasi ulur internal ke arah bilangan gelombang yang lebih tinggi . Dari hasil penelitian diperoleh pergeseran pita pada daerah internal zeolit alam yaitu dari 1037,63 cm -1 menjadi  1091cm 1 .
Pengaruh  kalsinasi    juga  mengakibatkan struktur  zeolit  mengalami  kerusakan  dalam struktur  zeolit  itu  sendiri.  Dengan  rusaknya struktur di dalam kristal zeolit akan mengakibatkan berkurangnya ruang-ruang hampa udara di dalam zeolit dan akhirnya akan mengurangi  daya  ikat  zeolit  tersebut [14].  Maka untuk  meningkatkan  mengembalikan  struktur zeolit,  dalam  membran  zeolit  ini  ditambahkan suatu  bahan  pendukung  yaitu  karbon  aktif. Hasil spektra FTIR antara membran zeolit tanpa dan dengan karbon aktif, ditunjukkan Gambar 3 berikut:
500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2500 3000 3500 4000 1/cm 0 15 30 45 60 75 90 %T 3 6 1 8 .2 1 3 4 5 0 .4 1 1 6 4 5 .1 7 1 5 1 4 .0 2 1 4 6 1 .9 4 1 2 2 0 .8 6 1 0 3 7 .6 3 7 8 6 .9 0 6 9 0 .4 7 6 1 7 .1 8 5 2 0 .7 4 4 6 0 .9 6 4 3 2 .0 3 Sampel : ZEOLIT 105oC 120mesh 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2500 3000 3500 4000 1/cm 0 15 30 45 60 75 90 %T 3 6 4 3 .2 8 3 4 4 6 .5 6 2 9 4 8 .9 6 2 3 6 4 .5 7 1 9 9 6 .1 9 1 8 7 2 .7 5 1 7 9 5 .6 0 1 6 4 5 .1 7 1 5 1 5 .9 4 1 4 5 8 .0 8 1 4 0 6 .0 1 1 1 6 8 .7 8 1 0 9 1 .6 3 1 0 5 6 .9 2 1 0 3 9 .5 6 8 8 1 .4 1 7 9 8 .4 7 7 7 7 .2 6 6 9 4 .3 3 6 4 6 .1 1 5 0 1 .4 6 4 7 4 .4 6 4 6 0 .9 6 Zeolit Zeolit alam Zeolit alam terkalsinasi
Gambar  3  Spektra  FTIR  membran  zeolit  tanpa dan dengan penambahan karbon
Pada  membran  tanpa  karbon  aktif, daerah  bilangan  gelombang    1000  -  1200  cm -1 tidak  memberikan  puncak  yang  jelas  (tumpang tindih)  namun  dengan  adanya  karbon  aktif puncak-puncak  ikatan  Si-O  terlihat  jelas  begitu juga dengan ikatan sulfat yang terjadi. Selain itu, penambahan  karbon  aktif  dapat  meningkatkan harga faktor Nernst.
Karbon  aktif  digunakan  sebagai  bahan pendukung  membran  karena  karbon  aktif memiliki  struktur  grafit  dimana  di  dalam  struktur ini  atom-atom  karbon  membentuk  orbital hibridisasi  sp 2 yang  menghubungkan  satu  atom karbon  dengan  atom  karbon  lainnya,  sehingga dapat  peningkat  konduktivitas  membran  [15]. Membran  sebelum  ditambah  karbon  aktif memiliki  konduktivitas  sebesar  663,85  ohm -1 m -1 sedangkan  setelah  ditambah  dengan  karbon aktif meningkat menjadi 706,21 ohm -1 m -1 . Hal ini membuktikan  bahwa  penambahan  karbon  aktif dalam  membran  zeolit  dapat  meningkatkan konduktivitas dari membran,
Hasil penentuan faktor Nernst dari penerapan  membran  di  atas  dapat  dilihat  pada Tabel  2 berikut ini :
Tabel  2.  Harga  Nernst  membrane  (M)  tanpa karbon  aktif  (TCA)  dan  dengan  karbon  aktif (CA).
M Komposisi membran (b/b) faktor Nernst TCA (mV/dek kons) faktor Nernst CA (0,2 b/b) (mV/dek kons) Zeolit (Z) PVC  DOP 1 3 1 2 27,65 29,30 2 2 1 2 25,55 28,67 3 1 1 2 22,55 26,97
Diperoleh  bahwa  komposisi  membran  1 dengan perbandingan zeolit : PVC : DOP adalah 3  :  1  :  2  (b/b) mampu memberikan  harga faktor Nernst  mendekati  harga  faktor  Nernst  teoritis sebesar  29,6  mV/dekade  konsentrasi  untuk membran  ESI  sulfat  tanpa  karbon  aktif.  Juga untuk komposisi membran 1 dengan perbandingan  zeolit  :  karbon  aktif  :  PVC  :  DOP adalah 3 : 0,2 : 1 : 2 (b/b). Komposisi membran 1  diuji  lanjut  dengan  variasi  komposisi  karbon aktif, dan diperoleh data seperti pada Tabel 3.
Tabel  3.  Perbandingan  komposisi  karbon  aktif (KA) pada membran sensor sulfat.
M Komposisi Bahan ( % b/b) harga faktor Nernst (mV/dek kons)
Z KA PVC DOP
1 3 0,1 2 3 25,95 2 3 0,2 2 3 29,45 3 3 0,3 2 3 30,50 4 3 0,4 2 3 32,85
Diperoleh  bahwa  makin  banyak  karbon aktif  yang  ditambahkan  maka  harga  faktor Nernst makin tinggi. Hal ini menunjukkan karbon aktif  berikatan  lebih  efektif  dengan  sulfat, meningkatkan  konduktivitas  membran,  dan sekaligus  menahan  air  yang  akan  masuk  ke dalam  membran.  Akibatnya  proses  pertukaran ion  sulfat  dari  antar  muka  dan  larutan  lebih cepat  mencapai  kesetimbangan.  Komposisi membran  2  (zeolit  :    karbon  aktif  :  PVC  :  DOP sebesar  3  :  0,2:  1  :  2    (b/b))  memberikan  hasil paling dekat dengan harga faktor Nernst teoritis.
Penentuan harga Faktor Nernst tanpa
penambahan karbon aktif
Komposisi membran optimum yang diperoleh  pada  Tabel  3  selanjutnya  digunakan untuk menentukan harga Faktor Nerns, kisararan  konsentrasi  linier  dan  batas  deteksi sensor  potensiometri  ion  sulfat  tanpa  dan dengan  karbon.  Untuk  langkah  ini  digunakan sederetan larutan uji K 2 SO 4 10 -8 , 10 -7 , 10 -6 , 10 -5 , 10 -4 , 10 -3 , 10 -2 dan 10 -1 M, sebagai analit dalam pengukuran.  Hasil  pengukuran  potensial  tanpa penambahan  karbon  aktif  dapat  dilihat  pada Tabel 4.
Berdasarkan  Tabel  4  dapat  diketahui bahwa  sensor  potensiometri  ion  sulfat  yang dihasilkan  memiliki  harga  faktor  Nernst  yang
500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2500 3000 3500 4000 1/cm 0 15 30 45 60 75 90 %T 3 6 4 5 .2 1 3 4 3 3 .0 6 2 9 6 2 .4 6 2 9 3 1 .6 0 2 8 6 0 .2 4 2 7 3 8 .7 3 2 3 6 2 .6 4 1 8 6 8 .8 9 1 7 2 4 .2 4 1 6 2 9 .7 4 1 6 0 0 .8 1 1 5 7 9 .5 9 1 4 6 1 .9 4 1 3 8 0 .9 4 1 3 5 5 .8 6 1 2 8 8 .3 6 1 2 6 3 .2 9 1 1 5 1 .4 2 1 0 2 2 .2 0 1 0 2 2 .2 0 7 7 9 .1 9 7 4 2 .5 4 7 0 3 .9 7 6 4 0 .3 2 5 6 5 .1 0 4 7 4 .4 6 Sampel : zeolit _ Sulfat 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2500 3000 3500 4000 0 15 30 45 60 75 90 %T 3 6 4 5 .2 1 3 4 3 3 .0 6 3 0 7 2 .3 9 2 9 6 0 .5 3 2 9 2 9 .6 7 2 8 6 0 .2 4 1 8 7 0 .8 2 1 7 2 6 .1 7 1 6 3 5 .5 2 1 6 0 0 .8 1 1 5 7 9 .5 9 1 4 8 7 .0 1 1 4 6 1 .9 4 1 3 8 0 .9 4 1 3 5 5 .8 6 1 3 3 2 .7 2 1 2 7 1 .0 0 1 1 2 2 .4 9 1 0 7 2 .3 5 1 0 3 9 .5 6 7 7 7 .2 6 7 4 2 .5 4 7 0 5 .9 0 6 4 8 .0 4 5 6 7 .0 3 4 5 3 .2 4 Membran tanpa Membran dengan
mendekati harga teoritis yaitu 26,38 mV/dekade konsentrasi,  memiliki  rentang  konsentrasi  yang lebar  yaitu  1x10 -5 -  1x10 -1 M.  Hasil  ini menunjukkan  sensor  yang  dibuat  bersifat sensitif  dan  dapat  dijadikan  sebagai  detektor dengan  keakuratan  deteksi  yang  tinggi.  Batas deteksi  sensor  potensiometri  ion    sulfat merupakan  konsentrasi  terendah  dari  ion  sulfat yang  dapat  memberikan  sinyal  yang  signifikan terhadap perubahan konsentrasi.
Penentuan batas deteksi didasarkan pada perpotongan antara titik-titik linier yang mengikuti  persamaan  Nernst  dan  titik-titik  non linier  yang  lainnya.  Berdasarkan  Gambar  4, batas  deteksi  pada  sensor  sulfat  yang  telah dibuat  adalah  7,76  x  10 -6 M  atau  setara  0,745 ppm sulfat. Cara menentukan batas deteksi dan rentang  konsentrasi  linier  ditunjukkan  pada Gambar 4.
Tabel  4.    Harga  potensial  sensor  sulfat  tanpa karbon aktif.
sulfat
–log
sulfat
Pengukuran ke-
(E(mV) ESI sulfat) 1 2 3 rata- rata 10 -8 8 387,00  393,00  374.50 384,83 10 -7 7 380,00  385,00  364.50 376,50 10 -6 6 371,50  376,00  357.00 368,17 10 -5 5 365,00  355,50  346.50 355,67 10 -4 4 343,50  336,50  317.50 332,50 10 -3 3 318,00  303,50  303.00 308,17 10 -2 2 288,00  279,50  263.50 277,00 10 -1 1 254,50  255,00  245.00 251,50 FN 27,65 25,80 25,7 26,38 R 2 0,992 0,995 0,983 0,997 Kisaran C (10 -5 – 10 -1 )  M
Limit deteksi 7,76 x 10 -6 M atau 0,745 ppm SB 1,098 % SB 4,16 %
Catatan: FN = Faktor Nernst, C = konsentrasi, SB = Simpangan Baku

## Gambar  4    Kurva  penentuan  harga  Faktor
Nernst tanpa penambahan karbon aktif.
Penentuan harga Faktor Nernst dengan penambahan karbon aktif
Hasil pengukuran sensor potensiometri ion sulfat  yang  menyatakan  harga  faktor  Nernst, kisaran  konsentrasi  linier,  dan  batas  deteksi ditunjukkan pada gambar 5 berikut ini:

## Gambar  5.  Kurva  penentuan  harga  Faktor
Nernst dengan penambahan karbon aktif.
Diketahui  bahwa  sensor  potensiometri  ion sulfat  yang  dihasilkan  memiliki  harga  faktor Nernst yang mendekati harga teoritis yaitu 29,17 mV/dekade konsentrasi, memiliki rentang konsentrasi  yang  lebar  yaitu  1x10 -5 -  1x10 -1 M, seperti  hasil  analisis  pada  Gambar  5.  Hasil  ini menunjukkan  sensor  yang  dibuat  bersifat sensitif  dan  dapat  dijadikan  sebagai  detektor dengan keakuratan deteksi yang tinggi.
Harga  pengukuran  Nernst  sensor  sulfat dengan  penambahan  karbon  aktif  dapat  dilihat pada Tabel 5. Berdasarkan tabel 5 batas deteksi pada  sensor    yang  telah  dibuat  adalah  4,27  x 10 -6 M  atau  setara  0,410  ppm  sulfat,  sehingga
sensor  sulfat dapat digunakan untuk melakukan pengukuran sulfat di alam.
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa sensor  potensiometri  ion  sulfat  yang  dibuat dengan  penambahan  karbon  bersifat  ternyata lebih  sensitif  ditunjukkan  dengan  hargaFaktor Nernst yang lebih besar (29,17 mV/dekade) dari sensor potensiometri ion sulfat tanpa penambahan  karbon  aktif.  Sehingga  sensor potensiometri  ion  sulfat  dengan  penambahan karbon  aktif    dapat  dijadikan  sebagai  detektor dengan keakuratan deteksi yang tinggi.
Tabel  5.    Harga  potensial  sensor  sulfat  dengan penambahan karbon aktif.
sulfat –log
sulfat Pengukuran ke- (E(mV) ESI sulfat) 1 2 3 rata- rata 10 -8 8 509,67  512,00  539,00  520,22 10 -7 7 507,00  507,00  529,00  514,33 10 -6 6 493,33  494,00  500,00  495,78 10 -5 5 471,67  481,00  485,50  479,39 10 -4 4 447,33  447,00  455,50  449,94 10 -3 3 417,33  418,33  427,50  421,05 10 -2 2 385,00  392,67  397,50  391,72 10 -1 1 356,33  363,00  368,50  362,61 FN 29,30 29,03 29,20 29,17 R 2 0,999 0,997 0,999 1,000 Kisaran C (10 -5 – 10 -1 )  M Limit deteksi 4,27 x 10 -6 M atau 0,410 ppm SB 0,569 % SB 1,94 %
Catatan: FN = Faktor Nernst, C = konsentrasi, SB = Simpangan Baku

## Kesimpulan
Komposisi  optimum  sensor  potensiometri ion  sulfat  berbasis  zeolit  diperoleh  1)  tanpa penambahan  karbon  aktif  ,  dengan  komposisi perbandingan (b/b) zeolit :  PVC : DOP sebesar 3  :  1  :  2  dalam  pelarut  THF  dengan perbandingan  1  :  2  (b/v)  harga  Faktor  Nernst 27,65  mV/decade  konsentrasi  dan  2)    dengan penambahan  karbon  aktif,  dengan  komposisi perbandingan (b/b) zeolit :  karbon aktif : PVC : DOP  sebesar  3  :  0,2:  1  :  2  dalam  pelarut  THF dengan  perbandingan  1  :  2  (b/v)  harga  Faktor Nernst 29,30 mV/decade konsentrasi. Pengujian
terhadap pengukuran larutan sulfat
menunjukkan membran ESI mempunyai karakteristik  Nernstian  dengan  harga  faktor Nernst  29,17  ±  1,94  mV/dekade  konsentrasi, kisaran konsentrasi 10 -5 – 10 -1 M, dengan batas deteksi  4,27  x  10 -6 M  atau  setara  dengan  0,410 ppm sulfat.

## Daftar Pustaka
[1].  Minnesota  Departement  of  Health,    Sulfate
In Well Water.
http://www.health.state.mn.us/divs/eh/well s/waterquality/sulfate.html ,  2008,  diakses tanggal 05 Desember 2009
[2].  World  Health  Organization  (WHO),    Sulfate in Drinking Water, WHO/SDE/WSH/03.04/114  English  only.
http://www.who.int/water_sanitation_health /dwq/chemicals/sulfate.pdf , 2004,  diakses tanggal 05 Desember 2009.
[3].    IUPAC,  General  Terms  Relevant  to  Ion- Selective Electrode, IUPAC Compendium of Chemical Technology, www.iupac.org/publications/analytical_comp endium , 2007, diakses  04 November 2009.
[4].  Skoog,  et  al.,  Ion  Exchange  Membranes, Ellis Horwood Limited Publishers, Chichester, 2003.
[5]. D. A. Skoog, F. J. Holler, and T. A. Nieman, Principles  of  Instrumental  Analysis,  Fifth edition, Saunders College Publishing, Philadelphia, 2004.
[6].  W.  Wroblewski,  Ion  Selective  Electrode, http://www.csr  .g  ch..pw.edu.pl.,  2005, diakses tanggal 10 Oktober 2009.
[7].  J.  Wang,  Analytical  Electrochemistry,  VCH Publishers.Inc., New York, 2002.
[8].  Q.  Fardiyah  dan  U.  Andayani,  Modifikasi Elektroda  Selektif  Ion  Sulfat  Berbasis Kawat  Platina  Terlapis  Untuk  Penentuan Secara  Tak  Langsung  Gas  SOx,  Penelitian DPP-SPP, FMIPA, Unibraw, Malang, 2005.
[9].  M.  Mulder,  Basic  Principles  Of  Membrance Technology,  Kluwer  Academic  Publisher Dordrecht, 2001.
[10].  Q.  Fardiyah  dan  Atikah,  Pembuatan  dan Karakterisasi  Sensor  Potensiometri  Sulfat Berbasis  Kitosan  dari  Cangkang  Udang
Jerbung (Penaeus merguinensis), Laboratorium  Kimia  Analitik,  Jurusan
Kimia,  Universitas  Brawijaya,  Malang, 2010.
[11]  Q.  Fardiyah,  H.  Sulystarti,  dan  A. Sabarudin,  Kajian  Awal  Kemampuan Kitosan Hasil  Isolasi  Dari    Cangkang  Udang  Jerbung (Penaeus  Merguinensis)  Sebagai  Ionofor
Membran  ESI,  Laboratorium  Kimia  Analitik,
Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Brawijaya. Malang, 2010.
[12].  N.  I.  Sax  dan  R.  J.  Lewis,  Hawley’s Condensed Chemical  Dictionary  11 th
Ed.Van  Nostrand  Reinhold,  New  York, 2001.
[13].  F.  T.  L.  Edward  dan  L.  V.  C.  Rees, Dealumination  of  Sodium  Y  Zeolit  With Hydrochloric Acid, Physical Chemistry Laboratories, Imperial College of Science and Technology, London, 2001.
[14].  H.  W.  Haynes  Jr.,  Catalysis  Review Science Engineering (2008) 17.
[15].  L.  Smart  dan  M.  Moore,  Solid  State Chemistry  an  Introduction,  Chapman  and Hall, London, 2002.
[16]  M.  Radojevic  dan  V.  N.  Bashkin,  Practical Environmental Analysis, The Royal
Society of Chemistry, Cambridge, 2002