Ultrapure Water dalam Analisis pada Industri Cat
Mengapa Ultrapure Water diperlukan dalam analisis cat? Teknik analisis Spektrometri Massa (Mass Spectrometry / MS) dan Kromatografi (Chromatography) digunakan secara luas dalam analisis cat. Kedua teknik analisis tersebut membutuhkan kualitas tertinggi dari air yang dimurnikan (ultrapure water) karena setiap kontaminan yang tertinggal dalam air murni yang digunakan dalam analisis akan berdampak langsung pada pemisahan atau deteksi yang mempengaruhi kualitas data yang dihasilkan dan turunnya kinerja instrumen. Oleh karena itu, pengguaan ultrapure water dianggap penting untuk menjaga kinerja dan mengoptimalkan pengoperasian dari instrumen serta dapat memperjelas peak (puncak) spektrum komponen yang dianalisa.
Analisis pada Cat
Cat adalah campuran kompleks pengikat, atau resin; ditambah dengan pigmen yang memberi warna; pelarut; pengisi; dan berbagai aditif seperti katalis, penstabil UV, perata, pengental, yang meningkatkan sifat seperti aliran, pembusaan, pengelupasan, penyelesaian, dll. Cat dapat dianalisis kandungan molekulernya dengan menggunakan berbagai metode analisis instrumental yang berbeda. Metode utama yang diterapkan pada cat adalah kromatografi dan spektrometri. Analisis kromatografi dan MS yang umum pada cat melibatkan penggunaan Gas Chromatography-MS (GC-MS) dan Liquid Chromatography-MS (LC-MS/MS).
Kromatografi gas / spektrometri massa (GC / MS) adalah teknik analisis untuk identifikasi dan kuantisasi berbagai macam senyawa organik yang mudah menguap dan / atau semivolatil dalam suatu campuran. Pirolisis GC / MS telah digunakan untuk cat dan pelapis selama bertahun-tahun. GC-MS digunakan untuk menganalisis minyak pengering (drying oils), lilin (waxes), dan resin setelah satu langkah saponifikasi / transmetilasi dengan (m‐trifluoromethylphenyl) trimethylammonium hidroksida (Meth ‐ Prep II). Menurut Rich Simon (2016) dalam Chemical Analysis and Databases in the Paint Industry GC-MS dapat digunakan untuk menganalisis solvent based dan waterborne pada solvent.
Kromatografi cair-spektrometri massa (LC-MS) adalah teknik kimia analitik yang menggabungkan kemampuan pemisahan fisik kromatografi cair atau liquid chromatography dengan kemampuan analisis massa spektrometri massa (MS). Teknik tandem ini dapat digunakan untuk menganalisis molekuler cat yang digunakan untuk solvent based dan waterborne pada resin. LC-MS dapat juga digunakan untuk menganalisis surfaktan pada aditif (Simon, 2016).
Pengaruh Air pada Instrumen Kromatografi dan MS
Air memainkan peran penting dalam instrumen kromatografi dan spektrometri massa , di mana air digunakan secara ekstensif dalam alur kerja. Kontaminan di dalam air dapat mempengaruhi kualitas data dan kinerja instrumen. Oleh karena itu, disarankan untuk hanya menggunakan air dengan kemurnian tertinggi.
Dalam ASTM D6886 - 18 (Standard Test Method for Determination of the Weight Percent Individual Volatile Organic Compounds in Waterborne Air-Dry Coatings by Gas Chromatography) dan D6133 - 02(2014) (Test Method for Acetone, p-Chlorobenzotrifluoride, Methyl Acetate or t-Butyl Acetate Content of Solventborne and Waterborne Paints, Coatings, Resins, and Raw Materials by Direct Injection Into a Gas Chromatograph), pada dunia modern ini analisis parameter tersebut menggunakan GC-MS. Pada sampel cat yang berbahan volatil, metode yang digunakan untuk preparasi sampel adalah Purge and Trap. Purge and Trap adalah salah satu jenis inlet yang umum digunakan pada GC-MS. Salah satu syarat dalam sistem Purge and Trap adalah penggunaan ultrapure water. Ultrapure water cocok untuk digunakan dalam analisis GC-MS dari VOC karena bebas dari senyawa apa pun yang dapat mengganggu analisis. Jika water management tidak dilakukan sesuai yang dipersyaratkan maka akan menyebabkan ketidakstabilan pada MS dan mengurangi sensitivitas alat.
Gambar 1. Contoh spektrum MS sebenarnya (kiri) dan adanya ion kontaminan pada spektrum MS (kanan)
Selain GC-MS, LC-MS pun dapat digunakan untuk menganalisis solvent based dan waterborne namun dari resin. Pada saat menggunakan teknik MS pada LC-MS , kemurnian ionik dari air yang digunakan perlu diperhatikan karena akan mempengaruhi kualitas data. Ionik kontaminan menyebabkan pembentukan adduct logam pada fragmen MS, selain itu sinyal analitik dapat berkurang karena penekanan ion.
Untuk mencegah adanya ion kontaminan pada pengujian menggunakan GC-MS dan LC-MS, penggunaan ultrapure water (Air Tipe I menurut ASTM) dapat dijadikan referensi. Hal ini karena ultrapure water diolah melalui Water purification system yang dilengkapi dengan teknologi reverse osmosis (RO) dan polisher cartridge yang berfungsi untuk menyaring ion-ion logam dan kontaminan lainnya yang ada dalam air.
Gambar 2. Contoh alat laboratorium water purification system