Pengembangan Sensor Kimia Berbasis Lab On Paper Menggunakan Reagen Fenat Untuk Deteksi Amonia

Abstract

Amonia merupakan senyawa nitrogen hidrogen yang bersifat toksik serta berpotensi mencemari lingkungan dan membahayakan kesehatan manusia. Metode deteksi amonia umumnya masih bergantung pada instrumen laboratorium yang mahal dan memerlukan waktu analisis relatif lama, sehingga diperlukan pengembangan sensor berbasis lab on paper yang sederhana dan praktis. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kondisi optimal sensor amonia berbasis lab on paper berdasarkan variasi volume sampel dan jenis kertas yang ditinjau dari linearitas respon serta mengkaji karakteristik sensor meliputi waktu respon, linearitas, sensitivitas, limit deteksi (LOD), presisi, akurasi, waktu pakai, dan selektivitas. Selain itu, sensor diaplikasikan dalam penentuan konsentrasi amonia dan dibandingkan dengan metode spektrofotometri Uv-Vis. Penelitian ini diawali dengan merancang dan fabrikasi sensor lab on paper menggunakan substrat kertas dengan variasi jenis kertas sebagai media deteksi. Proses fabrikasi dilakukan dengan mencetak lapisan hidrofobik berbentuk lingkaran pada permukaan kertas menggunakan metode sablon untuk membentuk area deteksi. Langkah selanjutnya dilakukan optimasi kondisi pengukuran yang meliputi volume sampel sebanyak 2,5; 5, dan 7,5 µL serta penggunaan jenis kertas Whatman No.1, Whatman No.4, dan kertas Kromatografi Whatman grade 1. Kondisi optimum sensor berbasis lab on paper ditentukan berdasarkan linearitas respon sensor yang tertinggi. Analisis respon warna RGB yang menjadi acuan pengukuran amonia dipilih yang paling linear terhadap perubahan konsentrasi. Pengukuran dilakukan dengan mengimobilisasi reagen fenat pada zona deteksi dengan urutan larutan fenol, larutan natrium nitroprusida, kemudian diteteskan variasi volume sampel, serta ditambahkan larutan oksidator sehingga terjadi perubahan warna dan kemudian dilakukan analisis menggunakan ImageJ. Sensor berbasis lab on paper pada kondisi optimum yang diperoleh dilakukan karakterisasi meliputi waktu respon, linearitas, sensitivitas, limit deteksi, presisi, akurasi, waktu pakai, dan selektivitas. Tahap selanjutnya sensor diaplikasikan dalam penentuan konsentrasi amonia pada sampel dan kemudian hasil pengukuran dibandingkan dengan metode spektrofotometri Uv-Vis. Hasil optimasi kondisi sensor lab on paper diperoleh pada variasi volume sampel 5 µL dan jenis kertas Whatman No.1 yang menghasilkan respon paling linear terhadap peningkatan konsentrasi dengan R2 = 0,9954. Karakterisasi sensor lab on paper menunjukkan waktu respon yaitu 5 menit. Linearitas sensor berbasis lab on paper diuji pada konsentrasi 0,1; 1; 2,5; 5; 7,5 dan 10 mg NH3-N/L dengan nilai koefisien determinasi R2 = 0,9994. Sensitivitas lab on paper ditunjukkan oleh nilai slope sebesar 1,229 a.u/mg NH3-N/L. Lab on paper dapat mendeteksi konsentrasi terendah amonia yang ditunjukkan oleh nilai limit deteksi (LOD) sebesar 0,1014 mg NH3-N/L. Hasil uji presisi menunjukkan bahwa pengukuran memiliki tingkat keterulangan yang baik yang ditunjukkan oleh nilai RSD <5%, yaitu pada rentang 0,26-1,19%. Uji akurasi sensor lab on paper menunjukkan ketepatan yang baik dengan nilai akurasi berada pada rentang 96,56-98,47%. Aplikasi sensor lab on paper dalam penentuan konsentrasi amonia menunjukkan hasil yang berdekatan. Berdasarkan hasil uji t dengan df = 2 dan tingkat signifikansi 95% diperoleh nilai thitung<ttabel sebesar 1,75 yang menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan signifikan antara kedua hasil pengukuran menggunakan sensor berbasis lab on paper dengan metode spektrofotometri Uv-Vis. Kedua metode menunjukkan linearitas yang baik yang ditunjukkan dengan nilai R2 = 0,9995 untuk spektrofotometri Uv-Vis dan R2 = 0,9994 untuk lab on paper. Metode spektrofotometri Uv-Vis memiliki nilai limit deteksi (LOD) yang lebih rendah yaitu 0,088 mg NH3-N/L dibandingkan sensor lab on paper sebesar 0,1014 mg NH3 N/L. Sensor lab on paper memiliki akurasi sebesar 96,56-98,47% sedangkan metode spektrofotometri Uv-Vis memiliki akurasi sebesar 97,47-99,54% yang menunjukkan bahwa kedua metode memiliki tingkat akurasi yang baik.