Rabu, 04 Januari 2012

Laporan Praktikum Pemeliharaan dan Pengoperasian Alat : GC (Gas Chromatography) 2


GAS CHROMATOGRAPHY (GC)

Gas chromatography (GC), adalah  metoda yang digunakan dalam kimia analitik untuk memisahkan dan menganalisis senyawa yang dapat menguap. Kelebihan dari GC adalah GC dapat melakukan pengujian kemurnian suatu zat tertentu, atau memisahkan berbagai komponen campuran (jumlah relatif dari komponen tersebut juga dapat ditentukan). Dalam beberapa situasi, GC dapat membantu dalam mengidentifikasi senyawa .

Komponen-komponen Kromatografi Gas
Komponen-komponen dalam kromatografi gas dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 1. Instrumen Gas Chromatography
1.       Gas pengangkut/pemasok gas
Gas pengangkut (carrier gas) ditempatkan dalam silinder bertekanan tinggi. Biasanya tekanan dari silinder sebesar 150 atm. Tetapi tekanan ini sangat besar untuk digunakan secara Iansung.
Gas pengangkut harus memenuhi persyaratan­ : 
®                Harus inert, tidak bereaksi dengan cuplikan, cuplikan-pe­larut, dan material dalam kolom.
®                Murni dan mudah diperoleh, serta murah.
®                Sesuai/cocok untuk detektor.
®                Harus mengurangi difusi gas.
Gas-gas yang sering dipakai adalah : helium, argon, nitrogen, karbon dioksida dan hidrogen. Gas helium dan argon  sangat baik, tidak mudah terbakar, tetapi sangat mahal. H2 mudah terbakar, sehingga harus berhati-hati dalam pemakaiannya. Kadang-kadang digunakan juga C02.
Pemilihan  gas pengangkut atau pembawa ditentukan oleh ditektor yang digunakan.Tabung gas pembawa dilengkapi dengan pengatur tekanan keluaran dan pengukur tekanan. Sebelum masuk ke kromatografi, (harusnya) ada pengukur kecepatan aliran gas serta sistem penapis molekuler untuk memisahkan air dan pengotor  gas lainnya. Pada dasarnya kecepatan alir gas diatur melalui pengatur tekanan dua tingkat yaitu pengatur kasar (coarse) pada tabung gas dan pengatur halus (fine) pada kromatograf. Tekanan gas masuk ke kromatograf (yaitu tekanan dari tabung gas) diatur pada 10 s.d 50 psi (di atas tekanan ruangan) untuk memungkinkan aliran gas 25 s.d 150 mL/menit pada kolom terpaket dan 1 s.d 25 mL/menit untuk kolom kapiler.

2.                  Pengatur aliran dan pengatur tekanan
Ini disebut pengatur atau pengurang Drager. Drager bekerja baik pada 2,5 atm, dan mengalirkan massa aliran dengan tetap. Tekanan lebih pada tempat masuk dari kolom diperlukan un­tuk mengalirkan cuplikan masuk ke dalam kolom. Ini disebabkan, kenyataan lubang akhir dari kolom biasanya mempunyai tekanan atmosfir biasa. Juga oleh kenyataan bahwa suhu kolom adalah tetap, yang diatur oleh thermostat, maka aliran gas tetap yang masuk kolom akan tetap juga.
Demikian juga komponen-komponen akan dielusikan pada waktu yang tetap yang disebut waktu penahanan (the retention time), t­­R. Karena kecepatan gas tetap, maka komponen juga mempunyai volume karakteristik terhadap gas pengangkut = volume penahanan (the retention volume), vr. Kecepatan gas akan mempengaruhi effisiensi kolom. 
Harga-harga yang umum untuk kecepatan gas untuk kolom yang memiliki diameter luar.
1/4" O.D : kecepatan gas 75 ml/min
1/8" O.D : kecepatan gas 25 ml/min.

3.                  Tempat injeksi (The injection port)
Dalam pemisahan dengan GLC cuplikan harus dalam ben­tuk fase uap. Gas dan uap dapat dimasukkan secara langsung. Tetapi kebanyakan senyawa organik berbentuk cairan dan padatan. Hingga dengan demikian senyawa yang berbentuk cairan dan padatan pertama-tama harus diuapkan. Ini mem­butuhkan pemanasan sebelum masuk dalam kolom. Panas itu terdapat pada tempat injeksi seperti pada gambar 9. bagan injektor.
Tempat injeksi dari alat GLC selalu dipanaskan. Dalam kebanyakan alat, suhu dari tempat injeksi dapat diatur. Aturan pertama untuk pengaturan suhu ini adalah batiwa suhu tempat injeksi sekitar 50°C lebih tinggi dari titik didih campuran dari cuplikan yang mempunyai titik didih yang paling tinggi. Bila kita tidak mengetahui titik didih komponen dari cuplikan maka kita harus mencoba-coba. Sebagai tindak lanjut suhu dari tempat injeksi dinaikkan. Jika puncak-puncak yang diperoleh lebih baik, ini berarti bahwa suhu percobaan per­tama terlalu rendah. Namun demikian suhu tempat injeksi tidak boleh terlalu tinggi, sebab kemungkinan akan terjadi perubahan karena panas atau penguraian dari senyawa yang akan dianalisa.

Gambar 2. Tempat Injeksi GC
Cuplikan dimasukkan ke dalam kolom dengan cara menginjeksikan melalui tempat injeksi. Hal ini dapat dilakukan dengan pertolongan jarum injeksi yang sering disebut "a gas tight syringe". Perlu diperhatikan bahwa tidak boleh menginjeksikan cuplikan terlalu banyak, karena GC sangat sensitif. Biasanya jumlah cuplikan yang diinjeksikan pada waktu kita mengadakan analisa 0,5 -50 ml  gas dan 0,2 - 20 ml untuk cairan seperti pada gambar di bawah.

4.                  Kolom
Gambar 3. Kolom pada GC
Kolom merupakan jantung dari kromatografi gas. Bentuk dari kolom dapat lurus, bengkok, misal berbentuk V atau W, dan kumparan/spiral. Biasanya bentuk dari kolom adalah kumparan. Kolom selalu merupakan bentuk tabung. Tabung ini dapat terbuat dari :
a.          Tembaga (murah dan mudah diperoleh)
b.         Plastik (teflon), dipakai pada suhu yang tidak terlalu tinggi.
c.          Baja (stainless steel), (mahal)
d.         Alumunium
e.          Gelas
Panjang kolom dapat dari 1 m sampai 3 m. Diameter kolom mempunyai berbagai ukuran, biasanya pengukuran ber­dasarkan diameter dalam dari kolom gelas yaitu antara 0,3 mm hingga 5 min. Kebanyakan kolom yang digunakan berupa stainles steel dengan diameter luar (OD) dari I/S atau 1/4 inch (0,3 atau 0,6 cm). Pada GSC kolom diisi dengan penyerap (ad­sorbent), sedangkan pada GLC kolom diisi dengan "solid sup­port" (padatan pendukung) yang diikat oleh fase diam. `

5.                  Detektor
Gambar 4. FID (Flame Ionisation Detector)

Detektor berfungsi sebagai pendeteksi komponen-komponen yang telah dipisahkan dari kolom secara terus-menerus, cepat, akurat, dan dapat melakukan pada suhu yang lebih tinggi. Detektor harus dapat dipercaya dan mudah digunakan. Fungsi umumnya mengubah sifat-sifat molekul dari senyawa organik menjadi arus listrik kemudian arus listrik tersebut diteruskan ke rekorder untuk menghasilkan kromatogram. Detektor yang umum digunakan:
®                Detektor hantaran panas (Thermal Conductivity Detector_ TCD)
®                Detektor ionisasi nyala (Flame Ionization Detector_ FID)
®                Detektor penangkap elektron (Electron Capture Detector _ECD)
®                Detektor fotometrik nyala (Falame Photomertic Detector _FPD)
®                Detektor nyala alkali
®                Detektor spektroskopi massa
Detektor yang peka terhadap senyawa organik yang mengandung fosfor adalah FID, ECD, dan FPD. Detektor penangkap elektron (Electron Capture Detector – ECD). Pada penetapan ini, digunakan detektor penangkap elektron. Detektor ini merupakan modifikasi dari FID yaitu pada bagian tabung ionisasi. Dasar dari ECD ialah terjadinya absorbsi e- oleh senyawa yang mempunyai afinitas terhadap e- bebas (senyawa-senyawa elektronegatif). Dalam detektor gas terionisasi oleh partikel yang dihasilkan dari 3H atau 63Ni. Detektor ini mengukur kehilangan sinyal ketika analit terelusi dari kolom kromatografi. Detektor ini peka terhadap senyawa halogen, karbonil terkoyugasi, nitril, nitro, dan organo logam, namun tidak peka terhadap hidrokarbon, ketone, dan alkohol.

6.                  Oven kolom
Gambar 5. Oven Kolom
Kolom terletak didalam sebuah oven dalam instrumen. Suhu oven harus diatur dan sedikit dibawah titik didih sampel. Jika suhu diset terlalu tinggi, cairan fase diam bisa teruapkan, juga sedikit sampel akan larut pada suhu tinggi dan bisa mengalir terlalu cepat dalam kolom sehingga menjadi terpisah (Hendayana, 2001).

7.                  Rekorder
Rekorder berfungsi sebagai pengubah sinyal dari detektor yang diperkuat melalui elektrometer menjadi bentuk kromatogram. Dari kromatogram yang diperoleh dapat dilakukan analisis kualitatif dan kuantitatif. Analisis kualitatif dengan cara membandingkan waktu retensi sampel dengan standar. Analisis kuantitatif dengan menghitung luas area maupun tinggi dari kromatogram (Hendayana, 2001). Sinyal analitik  yang dihasilkan detektor dikuatkan oleh rangkaian  elektronik     agar bisa diolah  oleh rekorder atau sistem data. Sebuah rekorder bekerja dengan menggerakkan kertas dengan kecepatan tertentu. di atas kertas tersebut dipasangkan pena yang digerakkan oleh sinyal keluaran detektor sehingga posisinya akan berubah-ubah sesuai dengan dinamika keluaran    penguat sinyal detektor. Hasil rekorder adalah sebuah kromatogram berbentuk pik-pik dengan pola yang sesuai dengan kondisi sampel  dan jenis detektor yang digunakan.
Rekorder biasanya dihubungkan dengan sebuah elektrometer yang dihubungkan dengan sirkuit pengintregrasi yang bekerja dengan menghitung jumlah muatan atau jumlah energi listrik yang dihasilkan oleh detektor. Elektrometer akan melengkapi pik-pik kromatogram dengan data luas pik atau tinggi pik lengkap dengan biasnya.
Sistem data merupakan pengembangan lebih lanjut dari rekorder dan elektrometer dengan melanjutkan sinyal dari rekorder dan elektrometer ke sebuah unit pengolah pusat (CPU, Central Procesing Unit).

Prinsip kerja Kromatografi Gas
Kromatografi gas atau yang biasa disebut carrier gas digunakan untuk membawa sample melewati lapisan (bed) material. Karena gas yang bergerak, maka disebut mobile phase (fasa bergerak), sebaliknya lapisan material yang diam disebut stationary phase (fasa diam). Ketika mobile phase membawa sample melewati stationary phase, sebagian komponen sample akan lebih cenderung menempel ke stationary phase dan bergerak lebih lama dari komponen lainnya, sehinggamasing-masing komponen akan keluar dari stationary phase pada saat yang berbeda. Dengan cara ini komponen-komponen sample dipisahkan. Dalam kromatografi gas, fase bergeraknya adalah gas dan zat terlarut terpisah sebagai uap. Pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerak dan fase diam berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat pada zat padat penunjangnya.

Cara Pengoperasian
Sesudah alat-alat disiapkan, kolom, alat pendeteksi, suhu dan aliran gas pembawa diatur hingga kondisi seperti yang tertera pada masing-masing monografi, suntikkan larutan zat sejumlah yang tertera pada masing-masing monografi atau larutan  pada tempat penyuntikan zat menggunakan alat penyuntik mikro. Pemisahan komponen-komponen dideteksi dan digambarkan dalam kromatografi. Letakkan kurva pada kromatogram dinyakatakn dalam waktu retensi (waktu dari penyuntikan contoh sampai puncak kurva pada kromatogram) atau volume retensi (waktu retensi x kecepatan alir gas pembawa) yang tetap untuk tiap zat pada kondisi yang tetap. Dasar ini digunakan untuk identifikasi. Dari luas daerah puncak urva atau tinggi puncak kurva, komponen zat dapat ditetapkan secara kwantitatif.

Pemeliharaan
Walaupun beberapa system GCsangat rumit, pada dasarnya cara kerjanya sama. Jika KG telah dinyalakan maka dapat dilakukan beberapa langkah berikut ini ;
®                Instrumen diperiksa, terutama jika tidak dipakai terus-menerus. Ini dilakukan untuk mengecek apakah telah dipasang kolom yang tepat, apakah septum injector tidak rusak (apakah ada lubang besar atau bocor karena sering dipakai), apakah sambungan saluran gas kedap, apakah tutup tanur tertutup rapat, apakah semua bagian listrik bekerja dengan baik, dan apakah detector yang terpasang sesuai.
®                Aliran gas kekolom dimulai atau disesuaikan. Ini dilakukan dengan membukan katup utama pada tangki gas dan kemudian memutar katup (diafragma) sekunder kesek itar 15psi dan membuka katup jarum sedikit. Ini memungkinkan aliran gas yang lambat (2-5 ml)/menit untuk kolom kemas dan sekitar 0,5ml/menit untuk kolom kapiler melewati system dan melindungi kolom dan detector terhadap perusakan secara oksidasi. Dalam banyak instrument modern, aliran gas dapat diatur dengan rotameter atau aliran otomatis atau pengendali tekanan, atau dapat dimasukkan melalui modul pengendali berlandas mikroprosesor. Apapun jenisnya, sambungan system  (terutama sambungan kolom) harus dicek dengan larutan sabun untuk mengetahui apakah ada yang bocor, atau dengan larutan khusus untuk mendeteksi kebocoran (SNOOP),atau dapat juga dengan larutan pendeteksi kebocoran niaga.
®                Kolom dipanaskan sampai suhu awal yang dikehendaki. Ini dilakukan, pada ins trument buatan lama, dengan memutar transformator tegangan peubah yang mengendalikan gelungan pemanas dalam tanur kesekitar 90 V.

PROSEDUR PENGOPERASIAN GC DENGAN FID

1.      PERSIAPAN

1.      Hubungkan kabel power ke sumber listrik.
2.      Hidupkan UPS.
3.      Siapkan kebutuhan analisis (baku, sample, alat-alat gelas, tissue, dll).Larutan baku dan sampel dimasukkan ke dalam vial.
4.      Pastikan kolom yang akan digunakan telah terpasang.
5.      Perhatikan consumable parts (rubber septum,glass insert). Jika diperlukan, ganti dengan yang baru.
6.      Buka aliran gas pembawa yang akan digunakan (N2 atau He).
7.      Buka aliran gas H2.
8.      Hidupkan kompresor udara.
9.      Hidupkan GC-2010.
10.  Hidupkan PC.

B. INSTRUMENTASI

11.  Pada menu utama Windows, klik   akan muncul tampilan berikut:

                        

12.  Klik  akan muncul tampilan Login berikut:

                        

13.  Isi kolom User ID dengan Admin. Klik OK akan terdengar bunyi koneksi dan akan muncul tampilan utama menu Real Time Analysis.
14.  Klik File, klik New Method File.
15.  Klik  .
16.  Klik    akan muncul tampilan berikut:

                        

CATATAN :  Kolom Available Modules adalah modul-modul yang tersedia, sedangkan Configured Modules adalah modul-modul yang dipilih. Detektor FID atau TCD dipilih secara bergantian sesuai dengan jenis yang akan digunakan. (dengan mengklik  untuk mengeluarkan dari kolom Configured Modules atau  untuk memasukkan ke kolom Configured Modules)

17.  Pastikan FID1 telah muncul di kolom Configured Modules.
18.  Klik  akan muncul tampilan berikut:

                         
                       

19.  Isi kolom Carrier Gas  sesuai gas pembawa yang digunakan.
20.  Klik tab bar Column akan muncul tampilan berikut:

                          

21.  Pilih kolom yang digunakan , lalu klik Select.
22.  Klik tab bar FID1 akan muncul tampilan berikut:

                        

  1. Klik OK.
  2. Klik Set dan instrumen akan terkoneksi.
  3. Klik  untuk kembali ke menu utama.
  4. Pada menu utama Real Time Analysis, klik   
  5. Klik tab bar SPL1.Akan muncul tampilan berikut:

                        

  1. Isi parameter suhu dan laju alir gas pembawa sesuai kondisi analisis
  2. Klik tab bar Column akan muncul tampilan berikut:

                        

  1. Isi parameter suhu kolom, waktu kesetimbangan, dll sesuai kondisi analisis.
  2. Klik tab bar FID1 akan muncul tampilan berikut:

                       

  1. Isi parameter suhu detector dan waktu analisis
  2. Klik tab bar General akan muncul tampilan berikut:

                        

  1. Beri tanda Ö pada kolom Auto Flame On, Auto Zero after Ready  dan Reignite.
  2. Simpan parameter yang telah diatur dalam suatu nama file tertentu dengan cara mengklik File, Save method file as, tentukan nama filenya, klik Save.
  3. Klik   untuk mengirim parameter ke GC.
  4. Klik   untuk mengaktifkan GC.
  5. Perhatikan tampilan Instrument Monitor, tunggu hingga semua parameter tercapai (akan muncul status Ready di layar).
  6. Perhatikan baseline, tunggu ± 15 menit. Untuk mengatur tampilan klik   untuk menampilkan tampilan yang diinginkan. Untuk mengenolkan baseline, klik .
  7. Lakukan uji slope untuk mengetahui tingkat kelurusan baseline, dengan mengklik . Nilai slope akan muncul di layar,jika nilai slope telah sesuai dengan criteria, analisis bisa segera dilakukan. Jika belum, tunggu beberapa saat, lalu lakukan uji slope lagi.


C.             INJEKSI LARUTAN BAKU/SAMPEL


1.      Pada tampilan menu utama Real Time Analysis, klik   .
2.      Klik    akan muncul tampilan berikut:

3.      Isi parameter yang diinginkan (terutama kolom Data File harus diisi sesuai nama file kromatogram yang diinginkan). Klik OK.
4.      Klik    akan muncul tampilan status Ready (Stand by).
5.      Injeksikan larutan baku/sampel ke injector kemudian seegera tekan tomklo START pada GC.
6.      Analisis akan segera berlangsung dan akan berhenti secara otomatis sesuai yang telah diset. Untuk menghentikan analisis secara manual, klik  . Untuk mengganti waktu analisis pada saat analisis sedang berlangsung, klik Acquisition, klik Change Stop Time, isi waktu yang diinginkan, klik OK.


D.             KALIBRASI BAKU

1.      Tutup menu utama Real Time Analysis.

2.      Klik  . Pada bagian data file klik kanan pada Level 1 kemudian klik Add. Pilih data standar yang akan digunakan.

3.      Klik  , akan muncul tampilan berikut:

4.      Klik Next, akan muncul tampilan berikut:

                    
5.      Isi parameter yang dibutuhkan (metode kuantitasi, jumlah titik kalibrasi, satuan pengukuran, toleransi waktu retensi,dll).

6.      Klik Next akan muncul tampilan berikut:
                    
7.      Beri tanda √ pada peak target. Pastikan waktu retensi masing-masing peak target telah sesuai. Klik Next akan muncul tampilan berikut:
                    

8.      Isi parameter informasi masing-masing peak (nama dan konsentrasi). Klik Finish.
CATATAN : Untuk kalibrasi komponen campuran dengan data baku terpisah(bukan campuran), maka konsentrasi yang tidak memiliki nilai, diisi dengan Not Used.

9.      Klik View pada  maka akan tampak kurva kalibrasi yang terbentuk termasuk juga persamaan garisnya.
10.  Simpan kurva dengan klik File à Save Method (Data) File. Jika ada pertanyaan,klik Yes/OK.

E.                 MENCETAK  DATA HASIL ANALISA


1.      Klik  untuk masuk ke menu Post Run Analysis.
2.      Pada menu utama Post Run Analysis, klik . Jika icon tidak ada, kembali ke menu utama dengan mengklik .
3.      Drag-in data file ke tampilan sebelah kanan (atau klik 2x). Akan muncul kromatogram data tersebut.Untuk mengatur tampilan  yang diinginkan, ubah skala dengan mengatur .
4.      Klik  kemudian pilih format report yang diinginkan. Untuk melihat tampilan klik Preview dan untuk mencetak klik Print.

F.                 PERAWATAN DAN MEMATIKAN SISTEM


    1. Setelah selesai analisis, pada menu Real Time Analysis lakukan pencucian kolom dengan cara mengklik File, Open method file, pilih file Cleaning-FID, klik Open.
2.      Klik  .
3.      Tunggu hingga parameter tercapai dan tunggu baseline hingga cukup lurus (± 30~60 menit).
4.      Untuk mendinginkan suhu, klik File, Open method file, pilih file Cooling-down, klik Open.
5.      Klik  .
6.      Tunggu hingga semua parameter tercapai.
7.      Klik   untuk mematikan system.
8.      Tutup semua menu GC solution dan lakukan shut down PC.
9.      Matikan GC-2010.
10.  Buka kran drain cock pada kompresor udara untuk membuang sisa kondensat dari tangki.
11.  Tutup aliran gas He/N2 dan H2.
12.  Cuci microsyringe dengan pelarut yang sesuai.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar