pengantar

Total Organic Carbon (TOC) adalah metode cepat yang menganalisa karbon organik dan mengekspresikan hasilnya sebagai jumlah karbon yang ditemukan. Ini adalah metode non-spesifik yang tidak dapat membedakan antara berbagai spesies organik dan hanya menunjukkan bahwa senyawa karbon organik hadir. Alat analisa karbon organik beroperasi dengan menentukan jumlah total karbon yang ada dalam sampel aliquot. Total karbon terdiri dari karbon anorganik dan organik. Karbon anorganik, hadir sebagai ion karbonat atau bikarbonat, harus dihilangkan atau dikuantifikasi sebelum analisis karbon organik. Setelah karbon anorganik dihapus, analisis selanjutnya dari sampel alikuot mengasumsikan bahwa semua karbon yang tersisa adalah organik.

Diskusi

Metodologi yang digunakan untuk menghilangkan karbon anorganik bergantung pada pengasaman yang mengubah semua ion bikarbonat dan karbonat menjadi karbon dioksida yang kemudian dibersihkan dari sampel menggunakan gas inert. Jika kuantifikasi karbon anorganik yang diinginkan itu dibersihkan ke detektor, jika tidak, itu dibuang ke atmosfer. Setelah karbon anorganik dihapus karbon organik yang tersisa dioksidasi menjadi karbon dioksida yang dibersihkan oleh gas inert ke dalam detektor.

Teknik Pengukuran Karbon

Sekitar tahun 1630 seorang ilmuwan Flemish, Jan Baptista van Helmont mengidentifikasi gas yang dilepaskan oleh pembakaran kayu sebagai karbon dioksida. Dia juga mencatat bahwa udara adalah kombinasi gas. Pada 1756, Joseph Black, menunjukkan bahwa karbon dioksida terjadi di udara alami dan dapat dibuat dari senyawa lain. Dalam penelitiannya tentang magnesium karbonat Black menemukan keseimbangan analitik dan menggunakannya untuk mengukur karbon dioksida oleh Loss on Ignition (LOI). Tes LOI, di mana sampel dipanaskan dan pengurangan massa diukur, adalah tes kuantitatif pertama untuk karbon.

Bahan organik dalam tanah secara tradisional diukur dengan LOI atau oksidasi kimia menggunakan larutan dikromat. Dikromat, hadir sebagai kromium heksavalen, bereaksi dengan mengurangi karbon organik dalam larutan asam kuat untuk membentuk kromium trivalen. Titrasi kromium heksavalen yang tidak terpakai dengan besi besi menghasilkan metode yang mampu menaksir keberadaan karbon organik dalam sampel.

Sampel baja atau batu bara dapat ditempatkan dalam tungku, atau tabung yang dipanaskan, dan dengan adanya oksigen, karbon berubah menjadi karbon dioksida. Karbon dioksida dapat dikumpulkan dan diukur, atau dapat ditentukan oleh detektor khusus karbon dioksida. Alat analisis baja ini menyediakan dasar bagi analisa TOC modern. Pada tahun 1924, T. D. Yenson dari Westinghouse Electric and Manufacturing Company mematenkan "alat pengukur" yang menempatkan sampel baja dalam tungku 1000C horizontal yang membakar karbon dalam gas pembawa oksigen dan mengumpulkan CO2 secara cryogenik. Pada tahun 1948, American Cyanamid mematenkan penganalisis gas IR, dan pada tahun 1967 James Teal di Dow Chemical Company dipatenkan (diterapkan pada tahun 1962), "Metode dan Peralatan untuk Penentuan Kandungan Karbon Total dalam Sistem Berair". Alat ini adalah sistem pembakaran yang mirip dengan perangkat Yenson yang menyuntikkan sampel berair langsung ke aliran oksigen yang mengalir melalui tungku 700 – 900C yang mengukur CO2 yang dihasilkan oleh deteksi IR. Paten menyatakan bahwa metode yang diterima sebelumnya untuk penentuan karbon dalam air didasarkan pada metode oksidasi kimia pada suhu sedang. Sejauh yang saya tahu, perangkat James Teal adalah alat analisa TOC pembakaran pertama untuk air dan metode sebelumnya yang dia maksud adalah Chemical Oxygen Demand (COD). Metode Teal melaporkan kisaran analitis 2 – 500 ppm Karbon dan 98% atau efisiensi pembakaran yang lebih baik dari semua senyawa organik yang diuji.

Frustrasi dengan ketidakmampuan untuk mencapai tingkat deteksi yang lebih rendah pada air laut ketika menggunakan analisa pembakaran TOC yang ada (ingat bahwa alat analisa Teal memiliki batas bawah 2 mg / l), Menzel dan Vaccarro (Menzel dan Vacarro, Pengukuran karbon terlarut dan partikel karbon terlarut) dalam air laut., Limnol., Oseanografi., 9: pp 138 – 142, 1964) merancang teknik oksidasi kimia basah berbasis ampul berdasarkan pada karya sebelumnya oleh RF Wilson. (Wilson, Pengukuran Karbon Organik dalam Air Laut, Limnol, Oseanografi, 6; 259 – 261, 1961). Wilson mencerna sampel air laut menggunakan natrium persulfat pada 100C. Metode ampul Menzel dan Vacarro memungkinkan pemrosesan sejumlah besar sampel pada saat yang bersamaan. Pada tahun 1965, Alan Fredericks dan Donald W. Hood mengembangkan metode TOC berdasarkan metode ampul Menzel dan Vacarro yang menentukan TOC adalah air laut dengan kromatografi gas. Metode kromatografi gas ini kemudian diadaptasi untuk menggunakan detektor IR, dan perusahaan yang baru terbentuk, Oseanografi Lembaga Corporation (OIC) mengkomersialkan instrumen. Alat analisa TOC baru ini mencerna sampel menggunakan oksidasi kimia persulfat dengan sampel autoklaf yang diapit oleh ampul. Autosampler merusak ampul dan menyapu gas CO2 menjadi detektor IR. Instrumen ini mampu menganalisis karbon dalam air laut hingga serendah 0,2 mg / L. Ampul memiliki keuntungan yang signifikan dalam sampel yang dapat dikumpulkan dan disegel di laut sambil menunggu pencernaan dan analisis di darat.

Ehrhard (Deep Sea Research dan Oceanography Abstracts, Vol. 16, 4, 1969, pp 393 – 394) mengembangkan metode DOC menggunakan autoanalyzer Technicon. Metode ini menggabungkan aliran kontinyu, radiasi UV, dan oksidasi persulfat dan mengumpulkan CO2 yang dihasilkan ke dalam larutan natrium hidroksida encer yang mengukur karbon dengan konduktivitas. Cauwet (Kimia Laut Vol. 14, 4, 1984 pp 297 – 306) memperbaiki prosedur asli Erhard dengan mengoptimalkan pH, konsentrasi persulfat, UV, dan pemanfaatan deteksi IR.

Pada tahun 1988, Sugimara dan Suzuki (Marine Chemistry 24, pp 105 – 131) melaporkan metode oksidasi katalitik suhu tinggi (HTCO) untuk analisis air laut dengan injeksi langsung 200 mikroliter sampel ke dalam tungku 680C yang mengandung katalis platinum. Metodenya cepat, tepat, dan memungkinkan analisis kapal. Selain itu, metode ini melaporkan tingkat TOC yang lebih tinggi dalam air laut daripada metode sebelumnya, yaitu Menzel dan Vacarro's, memacu perdebatan tentang apakah ada karbon yang tidak terdeteksi oleh oksidasi kimia, atau apakah metode HTCO menghasilkan hasil yang sangat tinggi. Setelah banyak penelitian, ditentukan bahwa ada sedikit kebenaran dalam kedua argumen tersebut. Hasil awal yang dihasilkan oleh metode HTCO tidak benar mengkompensasi blanko tinggi yang disebabkan oleh penumpukan karbon di dalam tabung pembakaran, akan tetapi, meskipun dikompensasi untuk nilai kosong, hasil HTCO masih sedikit lebih tinggi. Setelah banyak penelitian, telah cukup mapan bahwa metode HTCO mengoksidasi bakteri, vegetasi, dan molekul berat molekul besar tertentu dengan efisiensi yang lebih besar. Efisiensi oksidasi yang lebih tinggi dari metode HTCO kehilangan nilainya pada konsentrasi yang lebih rendah karena metode HTCO terbatas dalam volume sampel dibandingkan dengan oksidasi kimia.

KesimpulanAnalisis Total Organic Carbon (TOC) adalah upaya untuk mengukur karbon yang terkandung dalam molekul organik dan melaporkan hasil sebagai nilai tunggal. Nilai yang diperoleh tergantung pada teknik oksidasi dan tidak ada teknik oksidasi tunggal yang cukup untuk setiap tujuan. Sementara oksidasi katalitik suhu tinggi (HTCO) tampak lebih baik, volume sampel yang lebih kecil memperkenalkan kesalahan sampling. Efisiensi oksidasi sedikit lebih rendah dari metode kimia diimbangi oleh kemampuan untuk mencerna volume sampel yang cukup besar. Dengan demikian, ketika HTCO dan hasil oksidasi kimia dibandingkan, meskipun hasil HTCO tren lebih tinggi dari oksidasi kimia hasilnya selalu tampak berada dalam kesalahan eksperimental satu sama lain. Pilihan penganalisis yang optimal harus selalu dibuat berdasarkan aplikasi yang diinginkan dan tingkat sensitivitas yang dibutuhkan. Untuk pendeteksian lebih rendah, suatu metode yang menggunakan volume sampel yang lebih besar (oksidasi kimia) harus dipilih. Untuk tingkat karbon di atas 1 – 2 ppm, pilihan teknik oksidasi tidak begitu jelas.

Sulit untuk mengoksidasi senyawa, sering disebutkan tetapi jarang didefinisikan, termasuk selulosa, alkaloid, surfaktan rantai besar, dan bakteri. Jika senyawa ini diketahui ada dalam konsentrasi yang lebih besar dari 1 – 2 ppm maka HTCO adalah pilihan analisa yang jelas. Namun, jika mereka ada pada konsentrasi yang lebih rendah maka pemulihan parsial lebih baik daripada tanpa deteksi sama sekali dan metode oksidasi kimia harus digunakan. Faktor-faktor lain seperti fouling katalis, kosong, dan sebagainya juga perlu dipertimbangkan. Faktor-faktor ini akan dibahas di kemudian hari.

Next post
Analisis Karbon Organik Total

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *