[Resume] Quantitative Estimation Of Concentrations Of Dissolved Rare Earth Elements Using Reflectance Spectroscopy

Quantitative Estimation Of Concentrations Of Dissolved Rare Earth Elements Using Reflectance Spectroscopy

Penulis  : Jingjing Dai ; Denghong Wang ; Runsheng Wang ; Zhenghui Chen.

Dari      : MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources.

Project : China Aero Geophysical Survey & Remote Sensing Center for Land and Resources.

Judul Paper :

“Quantitative Estimation Of Concentrations Of Dissolved Rare Earth Elements Using Reflectance Spectroscopy”

Abstrak :

·    Karakteristik parameter spektral seperti panjang gelombang dan kedalaman penyerapan partikel digunakan untuk menentukan komposisi sampel melalui hyperspectral reflectance data  (remote sensing).

·    Menentukan karakteristik spektral unsur tanah jarang (REE) dan hubungannya dengan komposisi kimia yang terlarut dalam media air (air sungai)

·    Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa 6 indikasi reflektansi unsur tanah jarang (REE) mendekati panjang gelombang 574, 790, 736, 520, 861, dan 443 nm dan semuanya berkorelasi dengan kelimpahan unsur tanah jarang di china.

·    Hasil dari penelitian ini juga memiliki implikasi untuk memantau dampak lingkungan penambangan REE, khususnya dalam sistem air sungai dengan cara penginderaan jauh (remote sensing).

Kata kunci :

Unsur tanah jarang (REE), spektroskopi, kedalaman penyerapan, konsentrasi, analisis korelasi.

Pendahuluan :

·    Unsur tanah jarang (REE) memegang peranan penting dalam bahan industri modern. Kerak tempat beradanya unsur tanah jarang yang telah terkena pelapukan merupakan deposit dan sumber daya baru di China, yang pertama di temukan di JiangXi dan kemudian ditemukan secara luas di Cina Selatan.

·    Tipe deposit baru ini memiliki kelebihan seperti distribusi yang luas, cadangan deposit yang besar, radioaktivitas rendah, dan mudah di ekstraksi.

·    Pada tipe deposit baru ini, unsur tanah jarang ini diserap dalam mineral lempung yang terbentuk dari pelapukan granit dan batuan vulkanik.

·    Meningkatnya harga unsur tanah jarang dalam kebutuhan industri modern, membuat menjamurnya penambangan liar yang tanpa pengawasan pusat melakukan kegiatan sewenang-sewenang seperti membuang limbah tambang ke daerah aliran sungai yang membuat sungai tercemar oleh logam berat atau zat berbahaya. Kemudian memiliki potensi membahayakan kesehatan masyarakat.

·    Dalam paper ini, penulis menyajikan sebuah metode baru untuk estimasi kuantitatif dari konsentrasi REE yang terlarut dalam media air menggunakan spektroskopi reflektansi.

Metode :

·    Pengumpulan sampel seperti air murni, sampel unsur oksida jarang, yang kemudian dilakukan analisis reflektansi spektral dan konsentrasi REE menggunakan spektroskopi reflektansi dan ICP-MS.

·    Metode yang lain digunakan adalah menggunakan ASD FieldSpec-3 spektroradiometer portable, data yang didapat berupa data reflektansi spektral dari sampel air.

·    Kemudian, karakteristik penyerapan spektral diagnostik sampel air dianalisis, dan batas deteksi yang lebih rendah dengan metode absorpsi spektral untuk REE dalam media air ditentukan.

·    Akhirnya, korelasi antara kedalaman penyerapan spektral dan konsentrasi REE dianalisis, dan model regresi linier  yang dapat digunakan untuk memperkirakan konsentrasi REE dalam sampel media air sehingga dapat mengetahui penyebaran deposit dan dampak negatif yang diakibatkan dari kegiatan tambang.

Pembahasan :

·    Berdasarkan analisis kimia, sampel D1 merupakan sampel yang akan unsur REE. Dan sampel ini telah dibandingkan dengan spektrum air murni dan unsur oksida jarang. Untuk air murni, reflektansi tinggi pada 20%-70% pada panjang gelombang yang tampak.

·    Reflektansi berkurang tajam di daerah dekat-inframerah (NIR) dan SWIR karena penyerapan yang kuat dengan air dalam panjang gelombang.

·    Fitur diagnostik reflektansi spektral D1 sampel menunjukkan enam band intens penyerapan dalam terlihat dan NIR panjang gelombang di 574, 790, 736, 520, 861, dan 443 nm sesuai dengan intensitas penyerapan, mirip dengan fitur penyerapan tanah oksida jarang.

·    Analisis konsentrasi dan kedalaman penyerapan-band dari 10 sampel, atas lima sampel dengan konsentrasi yang lebih tinggi REE menunjukkan karakteristik penyerapan diagnostik berkembang dengan baik.

·    konsentrasi minimum total REE terdeteksi dengan spektroskopi reflektansi harus melebihi 75000 mg / L.

·    Hasil menunjukkan bahwa 15 elemen tunggal dapat dibagi menjadi empat kelompok sesuai dengan koefisien korelasi. Kelompok pertama berisi Ce , yang memiliki koefisien korelasi terendah dari semua empat kelompok ( < 0,1 ) . Kelompok kedua adalah La , yang memiliki koefisien korelasi antara 0,8 dan 0,9 . Kelompok ketiga berisi Eu , Gd , Tb , Dy , Ho , Er , Tm , Yb , Lu , dan Y , dengan koefisien korelasi antara 0,9 dan 0,98 . Kelompok keempat berisi Pr , Nd , dan Sm , masing-masing dengan koefisien korelasi lebih tinggi dari 0,98 .

·    analisis kimia dan analisis spektral dapat mengkonfirmasi satu sama lain .

Kesimpulan :

·    Berdasarkan hasil analisis kuantitatif dalam penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa hubungan antara kedalaman enam fitur penyerapan diagnostik dan konsentrasi total REE dapat diukur dengan menggunakan metode regresi linear pada tingkat akurasi yang tinggi seperti yang ditunjukkan oleh koefisien korelasi hingga 96% sampai 97%.

·    Berdasarkan korelasi linear antara penyerapan diagnostik dan konsentrasi total REE, kita dapat dengan mudah memperkirakan konsentrasi total REE dengan spektroskopi reflektansi pada sampel media air.

·    ASD Spectroradiometer bisa mendapatkan 10 spektrum secara real time (cepat), dan karena itu metode yang dinyatakan dalam paper ini dapat menangani sampel besar dalam waktu singkat.

·    Saat ini, spektroskopi reflektansi dapat diperoleh dengan Spectroradiometer portabel di lapangan, yang memungkinkan untuk memperkirakan konsentrasi total REE tanpa analisis laboratorium. Oleh karena itu, penelitian ini dapat digunakan untuk pemantauan rutin polusi REE sebagai metode yang lebih cepat dan lebih murah.