PENGEMBANGAN SENSOR OKSIGEN TERLARUT MENGGUNAKAN ELEKTRODA KERJA KARBON-PALADIUM (C-Pd) SECARA VOLTAMMETRI SIKLIK

Abstract

Oksigen terlarut merupakan komponen penting dalam perairan yang dimanfaatkan organisme dalam proses respirasi dan dimanfaatkan mikroorganisme untuk mendekomposisi senyawa organik serta digunakan sebagai indikator kualitas air. Mengingat fungsinya yang sangat penting, maka perlu dilakukan monitoring terhadap kadar oksigen terlarut. Pengukuran oksigen terlarut umumnya menggunakan metode elektrokimia yaitu dengan menggunakan sensor amperometri dalam bentuk Clark Electrode yang menggunakan platina (Pt) sebagai katoda. Pt merupakan logam mulia yang jumlahnya terbatas di alam dan memiliki harga yang mahal sehingga hal ini menjadi tantangan mencari alternatif pengganti Pt. Palladium (Pd) memiliki sifat yang mirip dengan Pt dan memiliki mekanisme yang sama dengan Pt dalam mereduksi oksigen terlarut sehingga berpotensi untuk dapat menggantikan Pt sebagai katoda. Elektrodeposisi Pd pada karbon (C) bertujuan memperoleh elektroda kerja Karbon-Palladium (C-Pd) yang memiliki kinerja sebaik Pt. Kelebihan karbon adalah memiliki pori-pori yang dapat memerangkap Pd sehingga proses elektrodeposisi Pd akan lebih mudah dilakukan. Tahap pertama dari penelitian ini adalah melakukan pemindaian secara potensial siklik untuk mendapatkan profil voltammogram elektroda kerja karbon dalam 0,1 M HCl sebelum dan setelah ditambahkan 5 mM K2PdCl6. Pembuatan profil voltammogram ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik puncak reduksi oksidasi yang terjadi. Selanjutnya dilakukan optimasi larutan HCl dalam proses elektrodeposisi palladium pada karbon. Variasi konsentrasi HCl yang digunakan adalah 0,1 M; 0,3 M; 0,5 M, dan 0,7 M. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh konsentrasi HCl 0,5 M adalah konsentrasi optimum untuk proses elektrodeposisi palladium pada karbon membentuk elektroda kerja karbon-palladium (C-Pd). Elektroda kerja C-Pd yang diperoleh kemudian dikarakterisasi dalam larutan NaOH 0,1 M sehingga benar-benar diketahui bahwa terdapat palladium pada permukaan elektroda karbon. Tahap kedua dari penelitian ini adalah melakukan optimasi larutan elektrolit NaOH dalam proses reduksi oksigen terlarut. Variasi konsentrasi larutan elektrolit NaOH yang digunakan adalah 0,001 M; 0,01 M; 0,1 M, dan 0,5 M. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh konsentrasi larutan elektrolit NaOH 0,1 M adalah konsentrasi optimum untuk proses reduksi oksigen terlarut. Selanjutnya elektroda C-Pd dalam penelitian ini dipisahkan oleh larutan elektrolit NaOH optimum serta bagian luar sensor ditutup oleh membran Polytetrafluoroetilena (PTFE). Tahap terakhir adalah karakterisasi sensor oksigen terlarut C-Pd. Karakterisasi sensor oksigen terlarut menggunakan elektroda C-Pd dilakukan selama tiga hari berturut-turut. Nilai regresi linear dari kurva kalibrasi pada pengukuran hari pertama sebesar 0,9825, hari kedua sebesar 0,9481, dan hari ketiga sebesar 0,9194. Sensitifitas sensor oksigen terlarut menggunakan elektroda C-Pd pada hari pertama sebesar - 703,77 nA, hari kedua sebesar -558,36 nA, dan hari ketiga sebesar -417,81 nA. Limit deteksi sensor oksigen terlarut C-Pd adalah 0,85 ppm. Sensor oksigen terlarut C-Pd menunjukkan reprodusibilitas yang kurang baik setelah digunakan pada hari berikutnya karena faktor pengotor Pd-H yang melapisi permukaan elektroda kerja. Analis data pengukuran antara sensor oksigen terlarut C-Pd dengan sensor oksigen terlarut komersial (DO meter) menunjukkan bahwa sensor oksigen terlarut C-Pd masih memiliki respon dibawah DO meter komersial dalam mengukur kadar oksigen terlarut. Berdasarkan hasil perhitungan uji-t, dapat diketahui bahwa nilai thitung dari 3 sampel air untuk pengukuran oksigen terlarut tidak masuk dalam wilayah -2,13 ≤ thitung ≤ 2,13 dengan selang kepercayaan 95%, artinya secara statistik memiliki perbedaan secara nyata.