METENAMINA SEBAGAI INHIBITOR KOROSI BAJA KARBON DALAM LINGKUNGAN SESUAI KONDISI PERTAMBANGAN MINYAK BUMI

Jurnal Sains dan Teknologi Kimia ISSN 2087-7412

Vol 1. No.1 April 2010, hal 17-29

METENAMINA SEBAGAI INHIBITOR KOROSI BAJA KARBON DALAM LINGKUNGAN SESUAI KONDISI PERTAMBANGAN MINYAK BUMI Asri Wahyuningsih,* , Yayan Sunarya , Siti Aisyah. Program Studi Kimia, Jurusan Pendidikan Kimia Universitas Pendidikan Indonesia Jl. Dr Setiabudhi No 229 Bandung * [email protected]

ABSTRAK Metenamina adalah salah satu senyawa organik yang memiliki struktur trisiklo dengan empat buah atom N tersier. Ke empat atom N tersebut memiliki potensi untuk berinteraksi dengan pemukaan logam sehingga dapat melindungi logam dari proses korosi. Pada penelitian ini, media uji yang digunakan adalah larutan NaCl 2.5% jenuh CO2 dengan kendali pH oleh bufer asetat dan dicampur kersosene 20% sesuai dengan kondisi lapangan pertambangan minyak bumi. Pengujian dilakukan dengan menggunakan metode polarisasi potensiodinamik (Tafel) dan Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) pada rentang pH 3,06- 5,03, suhu 299K - 339 K, dan konsentrasi metenamina (20 – 100) ppm dengan selang 20 ppm. Berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa laju korosi maksimum terjadi pada pH 4,55 dan suhu 339 K. Efisiensi inhibisi pada pH dan suhu optimum terkorosi sebesar 71.55% (Tafel) dan 70.21% (EIS) pada konsentrasi metenamina sebesar 100 ppm. Jenis interaksi yang terjadi adalah interaksi fisik yang diikuti dengan interaksi kimia berdasarkan adsorpsi isoterm Langmuir dengan ∆Gads sebesar 33,371 kj/mol. Kata kunci: Metenamina, Inhibitor Korosi, Baja Karbon, Tafel, dan EIS

PENDAHULUAN

Peristiwa korosi sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari dan tanpa disadari begitu dekat dengan kehidupan kita, misalnya paku berkarat, tiang listrik berkarat, pagar rumah berkarat dan sebagainya. Peristiwa korosi mengakibatkan degradasi material, khususnya logam menjadi senyawa yang kurang bermanfaat. Di industri, khususnya industri pertambangan, penanganan korosi pada peralatan produksi harus dilakukan dengan baik, mengingat besarnya kerugian yang harus ditanggung oleh perusahaan apabila korosi dibiarkan begitu saja, seperti terhentinya proses produksi akibat kerusakan instalasi produksi atau adanya kecelakaan dan pencemaran lingkungan akibat bocornya salah satu sistem instalasi produksi. Di indonesia, negara menganggarkan 1-1.5% dari GDP (Gross Domestic Production) atau hampir triliun rupiah dana yang dianggarkan untuk menangani masalah korosi 1. Pada industri dan pertambangan migas, sistem perpipaan transportasi dan sumur produksi minyak mentah (crude oil) sangat rentan terhadap korosi akibat keberadaan garam-garam anorganik (garam klorida, sulfat, dan karbonat); asam-asam organik dengan berat molekul rendah (asam format, asetat, dan propanoat); serta adanya gas CO2 dan H2S yang kadarnya bergantung pada lokasi sumur. 17

Korosi pada pipa sumur produksi dan transportasi sudah menjadi masalah sangat serius dilihat dari segi ekonomi, lingkungan industri minyak dan gas untuk beberapa dekade 1. Hampir semua kerusakan pada bagian dalam jaringan pipa baja karbon disebabkan oleh korosi lokal, korosi jenis mesa, atau korosi pada bagian langit-langit dalam pipa (top off line corrosion, TLC). Korosi terlokalisasi ini disebabkan oleh adanya garamgaram klorida dan asam organik. Adanya garam yang menempel pada karbonat (FeCO3) permukaan pipa baja karbon berupa kerak dapat berfungsi sebagai pelindung terhadap korosi lebih lanjut. Namun demikian, ketika terinisisasi, laju penetrasi korosi jenis ini dapat mencapai puluhan kali lipat dari korosi jenis seragam yang pada umumnya berlaku kurang dari 0.2 mm/th 2. Dengan demikian, pemeliharaan diperlukan untuk mengurangi laju korosi baja karbon dengan cara menambahkan inhibitor korosi guna melindungi pipa pada bagian dalam. Inhibitor korosi adalah senyawa yang apabila ditambahkan dalam jumlah sedikit dapat menurunkan laju korosi dalam media yang agresif secara efisien. Umumnya senyawa inhibitor korosi yang digunakan adalah senyawa yang mengandung atom N, P, O, S, atau As3. Penggunaan inhibitor korosi pada sistem perpipaan minyak dan gas bumi adalah salah satu penanganan korosi yang paling efisien dan

Asri Wahyuningsih, Yayan Sunarya, Siti Aisyah

J. Si . Tek. Kim

ekonomis, sebab senyawa tersebut akan melindungi permukaan internal pipa dari media yang korosif dengan cara membentuk lapisan pasif atau protektif. Senyawa metenamina adalah senyawa organik yang memiliki empat atom nitrogen tersier, dan memiliki struktur geometri trisiklo, sehingga senyawa ini diharapkan dapat teradsorpsi pada permukaan baja karbon secara fisisorpsi ataupun kemisorpsi. Secara ekonomis, harga metenamina relatif lebih murah dibandingkan dengan senyawa inhibitor komersial yang telah ada. Studi mengenai daya inhibisi senyawa metenamina belum pernah dilaporkan, oleh karena itu penelitian terhadap senyawa tersebut sebagai material alternatif inhibitor korosi baja karbon penting dilakukan, terutama dalam lingkungan dengan kondisi pH dan suhu yang tingkat korosi baja karbonnya maksimum. METODE PENELITIAN Metode pengujian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pengukuran polarisasi potensiodinamik (tafel) dan elektrochemical impedance spectroscopy (EIS). Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi : Sel elektrokimia, PGZ 301, sofware VoltaLab4, elektroda kalomel jenuh. Sedangkan bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: baja karbon API 5L X65, larutan buffer asetat, NaCl, kerosine, akuades,aseton, dan resin beserta pengerasnya. Tahap Preparasi Material. Baja karbon API 5L X65 sebagai elektroda kerja terlebih dahulu dipotong dari pipa induk kemudian dibubut secara silindris dengan ukuran panjang ± 4 cm dan diameter 1,4 cm, baja karbon tersebut dibor dan kabel dimasukkan pada lubang yang telah dibor kemudian disolder, elektroda tersebut dibungkus dengan mantel yang terbuat dari resin sehingga yang kontak dengan larutan uji hanya bagian permukaan depannya dengan luas paparan 1,5 cm2. Sebelum digunakan sebagai elektrode kerja, sampel baja karbon diampelas hingga halus dengan grade (600 – 1200), kemudian dibilas dengan air bidestilasi dan dibersihkan dengan aseton, selanjutnya dikeringkan.

Tahap Preparasi Larutan Uji Larutan yang digunakan dalam penelitian ini adalah larutan buffer asetat, dengan rentang pH dari 3,06 sampai dengan 5,03. Larutan buffer ini dibuat dengan campuran asam asetat pekat dan konsentrasi Na-setat yang tetap yaitu 2.5 gram per 250 ml, variasi asam ini dimaksudkan agar daya hantar listrik dalam larutan relatif sama. Tahap pengujian Metode Tafel Pada pengukuran dengan metode Tafel, elektroda kerja (WE) dipasang pada sel elektrokimia berhadap-hadapan dengan elektroda bantu Pt dengan jarak ± 2,5 cm, sedangkan elektroda pembanding pada posisi sembarang. Larutan buffer asetat dimasukkan dalam sel elektrokimia kemudian ditambahkan 5 gram NaCl dan diaduk dengan stirer pada putaran sedang. Setelah itu elektroda kalomel jenuh (SCE) sebagai elektroda pembanding dimasukkan ke dalam sel dan larutan dijenuhkan dengan gas CO2 secara bubbling. kemudian, sebanyak 50 ml kerosin yang sudah dijenuhkan dengan gas CO2 dimasukkan ke dalam sel elektrokimia. Dengan demikian dalam sel elektrokimia terdapat campuran larutan elektrolit dan kerosin dengan perbandingan persen volum: 80 : 20. Potensiostat dinyalakan, kemudian metode polarisasi diterapkan untuk mengukur polarisasi baja karbon akibat berantaraksi dengan media. Data polarisasi diolah dengan software Voltamaster hingga pada layar monitor muncul hubungan potensial sel terhadap arus pada setiap saat. Pada pengujian dengan metode Tafel, pengukuran polarisasi dilakukan sebanyak tiga kali/triplo. Setelah pengujian selesai, elektrode kerja dibersihkan dan dihaluskan kembali dengan ampelas, kemudian dibilas dengan air bidestilat dan dibersihkan dengan aseton. Setelah kering dimasukkan kembali ke dalam sel elektrokimia untuk dilakukan pengukuran dengan adanya inhibitor di dalam media. Parameter elektrokimia yang diperoleh dari pengukuran polarisasi ini adalah Ekor, Rp, Ba, Bc. Parameter-parameter tersebut digunakan untuk menentukan rapat arus korosi melalui persamaan Stern-Gerry : icorr =

ba.bc 1 2.303(ba + bc ) Rp

Selanjutnya laju korosi menggunakan persamaan: 18

ditentukan

dengan

Vol. 1

Metamina Sebagai Inhibitor Korosi…

Ae

ρ

icor

(ASTM G3-1989)

-570 -580 3

3.06

3.5

4

3.5

4.5

5

5.5

-590

dengan Ae adalah masa ekivalen logam (g.mol-1.ek), ρ adalah masa jenis logam (g.cm-3),dan i kor adalah rapat arus korosi (µA.cm-2) 7. 1

E kor (mV)

Vcorr = 3.27 x10−3

3.94

-600

pH

-610 -620 -630

4.55

-640 -650

5.03

-660

Metode EIS Matode EIS digunakan untuk menentukan tahanan transfer muatan dan lapis rangkap listrik pada antarmuka baja karbon-larutan. Prosedur pengujian dengan metode ini hampir sama dengan metode Tafel. Parameter elektrokimia yang diperoleh dari pengujian ini adalah Rs, Rct dan Cdl, dimana Rs adalah tahanan larutan, Rct adalah tahanan transfer muatan, dan Cdl adalah kapasistansi lapis rangkap listrik. Pada awal pengujian dilakukan pengujian OCP (open circuit potensial) untuk mengetahui kestabilan antaraksi antara permukaan elektroda dan larutan uji. Elektroda dibiarkan hingga mencapai keadaan mantap (steady state) dalam elektrolit. Keadaan stabil ini ditunjukkan oleh nilai potensial ≤ 0,1 mV/menit. Potensial ini dinyatakan sebagai potensial keadaan mantap (steady state potensial, Ess)4. Pengujian OCP ini berlangsung selama 4 menit, dilanjutkan dengan pengujian impedansi elektrokimia. Pada pengujian dengan EIS, amplitudo yang digunakan dari puncak ke puncak sebesar 10 mV pada rentang frekuensi dari 0,1 Hz hingga 100 kHz. Pada pengukuran impedansi, persen efisiensi inhibisi ditentukan melalui persamaan:

% IE =

Rct ( inh ) − Rct Rct (inh)

x100%

Gambar 4.1 Hubungan E kor terhadap peningkatan pH

Pada gambar 4.1 tampak bahwa nilai Ekor makin negatif sejalan dengan meningkatnya pH media. Pada pH 3,06, potensial korosi baja karbon -580,8 mV dan bergeser ke arah lebih negatif hingga -651,6 mV pada pH 5,03. Kecenderungan ini disebabkan oleh meningkatnya arus oksidasi pada permukaan baja karbon yang berdampak pada peningkatan reaksi oksidasi besi pada proses anodik. Dengan meningkatnya arus oksidasi, aliran elektron dari permukaan logam menuju larutan ruah makin cepat dan pada antarmuka terjadi reaksi reduksi ion-ion H+ yang terdapat dalam larutan ruah membentuk gas H2 (evolusi hidrogen) pada proses katodik. Adanya ion-ion asetat, CH3COOdalam larutan ruah memicu reaksi pelarutan besi pada daerah anodik, sehingga proses korosi baja karbon meningkat seiring dengan peningkatan pH dan mencapai maksimum pada pH sekira 4,55. Di atas pH 4,55, potensial korosi menurun seperti ditunjukkan pada gambar 4.2. Laju korosi baja karbon pada pH 3,06 adalah 1.979 mm/th dan mencapai optimum pada pH 4,55 yaitu sebesar 11.151 mm/th. Di atas pH 4,55 laju korosi berkurang menjadi 9,191 mm/th pada pH 5,03. Hubungan pH terhadap V kor 12 10 8

V kor

dengan Rct dan Rct(inh) adalah tahanan transfer muatan dari logam dalam larutan tanpa inhibitor dan adanya inhibitor.

pH

6 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

2 0

Metode Tafel Hubungan laju korosi terhadap pH sebelum dan setelah penambahan 40 ppm metenamina Untuk mempelajari pengaruh pH terhadap korosi pada baja karbon, pengujian dilakukan pada rentang pH sekira 3-5. Berdasarkan hasil pengukuran polarisasi pada pH 3,06; 3,50; 3,94; 4,55; dan 5,03 diperoleh informasi potensial korosi, Ekor baja karbon seperti disajikan pada gambar 4.1.

19

3

3.5

4

4.5

5

5.5

pH

Gambar 4.2 Hubungan V kor terhadap peningkatan pH

Spesi-spesi yang terdapat dalam larutan uji adalah CH3COOH, CH3COO-, Na+, H+ dan Cl-. Gas CO2 yang terlarut dalam media akan bereaksi dengan air membentuk ion HCO3-. Pada pH rendah spesi yang dominan adalah ion CH3COO- yang berasal dari garam dan asam lemahnya. Ion-ion tersebut memiliki afinitas lebih kuat terhadap proton dibandingkan dengan ion HCO3-, atau

Asri Wahyuningsih, Yayan Sunarya, Siti Aisyah

J. Si . Tek. Kim

Hubungan V kor terhadap pH

V kor (mm/thn)

20 15

Blanko Met 40 ppm

10 5

dan -651.6, seperti ditunjukkan pada gambar 4.4. Pergeseran nilai potensial tersebut disebabkan oleh adanya salah satu reaksi setengah sel diinhibisi dengan adanya aktifitas metenamina. Jika dilihat dari kecendrungan potensial korosi yang bergerak ke arah positif lalu ke arah negatif , maka reaksi yang dihambat adalah reaksi oksidasi besi pada situs katodik, akibatnya arus korosi dari permukaan baja karbon ke dalam larutan ruah makin kecil yang berdampak menurunnya reaksi reduksi ion-ion H+ pada proses katodik. Nilai potensial korosi yang positif menunjukkan bahwa trasnfer elektron dari permukaan elektroda ke larutan ruah mengalami penghambatan. Potensial korosi -560 2.5

3

3.5

4

4.5

-580

5

5.5

Blanko Met 40 ppm

E kor (mV)

dengan kata lain, ion CH3COO- lebih reaktif dibandingkan ion HCO3- . Pada pH > 5 jumlah asam asetat yang ditambahkan makin sedikit sedangkan ion HCO3relatif tetap sehingga konsentrasi ion HCO3- lebih banyak dibandingkan ion CH3COO-. Akibatnya, peluang spesi ion HCO3- yang dapat bereaksi dengan ion-ion Fe2+ membentuk FeCO3 di permukaan baja karbon makin besar. Disamping itu, produk reaksi ini tidak larut dalam air tetapi menempel pada permukaan baja karbon membentuk lapisan pasif (pasivasi) dan melindungi logam dari korosi lebih lanjut. Pada pH < 5 laju korosi baja karbon dikendalikan oleh spesi ion-ion CH3COO-. Hal ini disebabkan ion asetat lebih mudah bereaksi dengan ion-ion Fe2+ pada permukaan baja karbon dibandingkan dengan dengan ion-ion HCO3-. Reaksi yang terjadi membentuk Fe(CH3COO)2 yang larut dalam media uji, dan produk korosi tidak membentuk lapisan pelindung pada permukaan baja karbon sehingga korosi baja karbon akan berlangsung sampai semua ion asetat habis bereaksi. Berdasarkan hasil pengukuran diketahui bahwa penambahan metenamina ke dalam larutan uji mengakibatkan berkurangnya laju korosi baja karbon. Pada pH 3,06 laju korosi berkurang dari 1,979 mm/thn menjadi 0,621 mm/thn atau berkurang sebesar 1.358 mm/thn. Demikian pula dengan nilai pH uji lainnya mengalami penurunan berturut-turut sebesar 1.36; 1,43; 9,56; dan 7,4 (mm/thn), seperti ditunjukkan pada gambar 4.3

-600 -620 -640 -660

pH

Gambar 4.4 Penurunan potensial korosi dengan adanya metenamina dalam media

Hubungan Laju korosi terhadap suhu pada pH terkorosi optimum sebelum dan setelah penambahan metenamina 40 ppm Untuk mempelajari pengaruh suhu terhadap laju korosi baja karbon dilakukan pada tekanan atmosfir dan pH tetap, yakni pada pH dengan tingkat korosi maksimum sebesar 4,55. Komposisi media uji yang digunakan tidak berbeda dengan pengukuran sebelumnya. Rentang suhu yang diuji adalah 299K sampai 339 K dengan selang 10 derajat. Pada pengujian ini, lama paparan baja karbon dalam media uji adalah sama yaitu selama 30 menit. Hasil dari pengujian disajikan dalam gambar 4.5.

0 2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

Hubungan V kor terha dap Suhu

pH

16

Pada pH 4,55 laju korosi baja karbon tanpa metenamina mencapai maksimum, tetapi dengan adanya metenamina 40 ppm laju korosi berkurang secara signifikan. Selain itu, juga potensial korosi bergeser ke arah lebih positif kemudian ke arah lebih negatif dari sebelumnya, yaitu berturut turut: -577.7; -586.4; -600.4; -645; dan -654.1 menjadi -580.8; -582.6; -598.3; -632.7; 20

14

V kor (mm/th)

Gambar 4.3 Hubungan laju korosi baja karbon dan pH media dengan adanya metenamina 40 ppm

12 10 8 6 4 2 0 290

300

310

320 Suhu (K)

330

340

350

Gambar 4.5 Pengaruh suhu terhadap laju korosi baja karbon

Pada gambar 4.5 tampak bahwa laju korosi naik sejalan dengan meningkatnya suhu. Hal

Vol. 1

Metamina Sebagai Inhibitor Korosi…

Hubungan V kor terhadap Suhu 16

V kor (mm/thn)

ini disebabkan oleh mobilitas ion-ion dalam larutan makin tinggi yang berdampak pada serangan terhadap permukaan baja karbon makin luas. Makin tinggi suhu media mengakibatkan kelarutan gas CO2 makin rendah yang berdampak pada pembentukan ion HCO3- menurun, sehingga pembentukan kerak Fe2CO3 yang dapat menutupi permukaan baja karbon membentuk lapisan pasif berkurang. Selain itu, peningkatan suhu menyebabkan laju reaksi pada situs anoda dan katoda meningkat. Di katoda laju reduksi H+ meningkat sejalan dengan meningkatnya suhu, hal ini tentu dapat meningkatkan laju oksidasi logam di anodik. Kenaikan suhu dapat juga mengakibakan lapisan difusi Nerst berubah. Lapisan Nerst adalah lapisan paling luar dari sistem antar muka logamlarutan. Lapisan nerst ini sangat labil terhadap perubahan suhu8. Peningkatan suhu juga menggeser potensial kearah lebih negatif, seperti tampak pada gambar 4.6.

14

V kor (mm/thn)

12

V kor (mm/thn)

10 8 6 4 2 0 290

300

310

320

330

340

350

Suhu (K)

Gambar 4.7 Pengaruh suhu terhadap laju korosi baja karbon dengan dan tanpa adanya metenamina

Penambahan metenamina ke dalam larutan uji berpengaruh terhadap harga potensial korosi yang bergeser ke arah lebih negatif seperti disajikan pada Tabel 4.1. Hal ini menunjukkan bahwa reaksi pada anodik mengalami hambatan dengan adanya metenamina, sehingga laju pembentukan gas H2 di permukaan logam atau pada situs katodik terhambat. Tabel 4.1 Nilai parameter extrapolasi tafel pada penambahan 40 ppm metenamina seiring dengan peningkatan suhu.

Hubungan E kor terhadap Suhu -630 290

300

310

320

330

340

350

E kor (mV)

-645

Suhu

-660

-675

-690 Suhu (K)

Gambar 4.6 Pengaruh suhu terhadap potensial korosi baja karbon

Nilai potensial korosi menurun sejalan dengan meningkatnya suhu media yaitu berturutturut: -632.7; -649.5; -662.1; -669.2; dan -686.6 (mV). Nilai potensial korosi yang makin negatif menunjukkan meningkatnya aktifitas katodik atau meningkatnya reduksi ion-ion H+ menjadi H2 yang berdampak pada peningkatan laju oksidasi atomatom besi di anodik, sehingga spesi Fe2+ dalam larutan ruah meningkat dan pembentukan Fe(CH3COO)2 lebih dominan. Namun pembentukan senyawa tersebut tidak dapat menginhibisi laju korosi pada baja karbon karena kelarutan dalam media relatif tinggi. Laju korosi baja karbon berkurang dengan adanya metenamina 40 ppm dalam larutan uji. Seperti tampak pada gambar 4.7, laju korosi baja karbon mengalami penurunan sebesar 0,602 mm/thn pada 298 K; 1,038 mm/thn pada 308K; dan mencapai maksimum pada suhu 338 K sebesar 6,711 mm/thn. 21

E kor (Mv) [M] 40 ppm Blanko

299

-644.4

-632.7

309

-650.2

-649.5

319

-666.6

-662.1

329

-671.7

-669.2

339

-698.1

-686.6

Laju korosi baja karbon dengan adanya inhibitor pada suhu yang meningkat relatif beragam. Hal ini menunjukkan kemampuan inhibisi metenamina pada korosi baja karbon pada suhu tinggi tidak stabil. Peningkatan suhu menyebabkan tingkat energi molekul pada permukaan logam mengalami pesaingan antara gaya adsorpsi dengan gaya desorpsi dari logam 5. Laju korosi yang meningkat dapat dipelajari dari energi pengaktifan dari Arhenius:

dengan K menyatakan tetapan laju reaksi, A adalah faktor pra-eksponensial, Ea adalah energi aktifasi, R dan T adalah tetapan gas dan temperatur mutlak. Dengan mengubah persamaan ke dalam bentuk logaritma akan diperoleh persamaan berikut: ln k = ln A −

Ea RT

Asri Wahyuningsih, Yayan Sunarya, Siti Aisyah

J. Si . Tek. Kim

Oleh karena laju korosi ditentukan oleh harga Ikor maka k = Ikor sehingga persamaan dapat diungkapkan dalam bentuk: ln ikor = ln A −

Ea RT

Tabel 4.2 Parameter korosi baja karbon dengan variasi konsentrasi metenamina pada pH 4,55 dan 339K [M]

Aluran ln(Ikor) terhadap 1/T akan dihasilkan kemiringan –E/R dan perpotongan ln A seperti disajikan pada gambar 4.8, sehingga nilai energi pengaktifan dari persamaan di atas dapat diketahui. 0.50

Ekor (mV)

Ikor (mA/cm2)

ba(mV)

bc(mV)

Vkor (mm/thn)

0

-686.6

1.35593

55.2

114.0

15.86

20

-684.2

1.10351

45.3

87.4

12.91

40

-698.1

0.73980

60.4

98.2

8.65

60

-685.3

0.71633

40.7

74.7

8.38

80

-684.7

0.50044

45.0

82.0

5.85

100

-695.1

0.38576

51.4

65.1

4.51

0.00

2.90

ln i kor

-0.50

3.00

3.10

3.20

y = -5.2108x + 15.47

3.40

ln ikor ( blanko) ln I kor (Met)

-1.00 -1.50

3.30

y = -4.564 7x + 12.939

-2.00 -2.50 1000/T

Gambar 4.8 Hubungan ln i kor terhadap 1/T baja karbon dalam larutan uji

Berdasarkan kurva pada gambar 4.7 dapat ditentukan pesamaan garis lurus yaitu untuk tanpa inhibitor dan adanya metenamina 40 ppm berturutturut: y =-4.5647x + 12.939 dan y = -5.2108x+15.47 Dari kedua persamaan di atas diperoleh -Ea/R untuk tanpa dan adanya metenamina 40 ppm masing-masing sebesar -4.5647 dan -5.2108, sehingga nilai energi pengaktifannya adalah 37.95 dan 43.32 ( dalam J.mol-1). Berdasarkan nilai Ea dapat diketahui bahwa energi pengaktifan tanpa metenamina lebih kecil dibandingkan dengan adanya metenamina, sehingga dengan energi yang kecil saja laju korosi sudah dapat berlangsung, tetapi dengan adanya metenamina perlu tambahan energi agar reaksi korosi dapat berlangsung. Hubungan Laju korosi pada pH dan suhu optimum korosi seiring dengan peningkatan konsentrasi metenamina Untuk mempelajari pengaruh konsentrasi matenamina terhadap laju korosi baja karbon dilakukan dengan konsentrasi metenamina berturutturut: 0, 20, 40, 60, 80, dan 100 (dalam ppm). Pengukuran dilakukan pada pH dan suhu dengan tingkat korosi maksimum, yaitu pada pH 4,55 dan 339K, durasi paparan selama 30 menit dan dilakukan secara triplo. Berdasarkan hasil pengukuran diperoleh data seperti ditunjukkan pada Tabel 4.2 22

Tabel 4.2 memperlihatkan penurunan laju korosi seiring dengan penambahan konsentrasi metenamina. Nilai Ikor juga mengalami penurunan dengan meningkatnya konsentrasi metenamina. Nilai potensial korosi yang bergerak ke arah negatif dan positif menunjukkan bahwa metenamina dapat menghambat reaksi yang terjadi pada situs anodik maupun katodik. Nilai potensial korosi yang semakin positif menunjukkan bahwa metenamina dapat menginhibisi transfer muatan dari baja karbon ke dalam larutan ruah sehingga reaksi evolusi hidrogen pada proses katodik dapat ditekan. Metode Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) Hubungan Impedansi terhadap pH sebelum dan sesudah penambahan metenamina 40 ppm Pada prinsipnya metode EIS dapat digunakan untuk menentukan sejumlah parameter berkaitan dengan besaran elektrokimia seperti tahanan polarisasi (Rp), tahanan larutan (Rs), dan kapasitansi lapis rangkap listrik (Cdl). Pada pengukuran EIS diterapkan potensial DC ‘free’, artinya potensial yang dioperasikan dalam sel sama dengan potensial sel yang terukur berdasarkan data OCP (open circuit potential). Sinyal gelombang sinus yang diterapkan untuk mengganggu sistem dibangkitkan dari potensial AC dengan amplitudo 10 mV (ASTM G3, 1989) dan rentang frekuensi yang diterapkan mulai dari 100 kHz sampai 10 mHz. Spektra impedansi yang dihasilkan dari pengukuran EIS disajikan dalam aluran Nyquist. Sebelum pengukuran dengan EIS, dilakukan pengukuran OCP agar keadaan mantap (steady state) dari antaraksi antara elektrode dan larutan ruah dapat diketahui. Hasil dari pengukuran EIS diungkapkan dalam aluran Nyquist. Aluran Nyquist berupa diagram berbentuk setengah lingkaran yang

Vol. 1

Metamina Sebagai Inhibitor Korosi…

mengalurkan impedansi nyata (real) terhadap impedansi imajiner (imaginer). Pada umumnya, aluran Nyquist yang dihasilkan tidak memperlihatkan setengah lingkaran, melainkan semi-lingkar, perilaku ini dapat dihubungkan dengan dispersi frekuensi akibat dari kekasaran permukaan elektroda 6. Untuk mempelajari pengaruh pH terhadap korosi baja karbon dilakukan dalam media dengan pH yang divariasikan pada suhu kamar dan tekanan atmosfir. Durasi paparan baja karbon dalam media selama 30 menit (berdasarkan OCP). Tahap pertama dilakukan pengukuran impedansi tanpa inhibitor (blanko) pada pH tertentu, selanjutnya dilakukan pengukuran impedansi dengan adanya penambahan 40 ppm. Berdasarkan hasil percobaan untuk larutan blanko tampak adanya peningkatan tahanan transfer muatan pada pH 3,06 dan pH 3,95, kemudian pada pH 4.55 turun dan pada pH 5 naik kembali seperti ditunjukkan pada gambar 4.9. Demikian juga dalam media yang mengandung metenamina 40 ppm (gambar 4.10) memiliki pola yang sama, berbeda dalam hal nilai impedansinya.

ion-ion H+ menurun. Disamping itu, juga terlihat adanya kurva yang membentuk sudut (ekor), ini menunjukkan adanya proses oksidasi yang dikendalikan oleh difusi dari permukaan elektrode menuju larutan ruah. Dengan adanya metenamina terjadi penurunan ekor yang terdapat pada blanko, ini menunjukkan bahwa metenamina dapat menghambat proses difusi pada permukaan elektrode. Secara lengkap, parameter-patemeter elektrokimia pada variasi pH dengan dan tanpa inhibitor disajikan dalam Tabel 4.3 dan Tabel 4.4. Tabel 4.3. Hubungan pH dan parameter elektrokimia dalam larutan blanko pada suhu kamar dan tekanan atmosfir pH

Rs

Rct (Ωcm-2)

Cdl (µFcm-2)

3.06

7.056

46.64

215.6

3.50

6.443

55.87

180.0

3.94

7.152

43.85

181.4

4.55

6.343

28.11

283.0

5.03

6.556

35.01

287.2

Tabel 4.4. Hubungan pH dan parameter korosi baja karbon dalam media mengandung metenamina 40 ppm pada suhu kamar

Blanko pH 50 40 -Zi (ohm.cm 2)

pH 3, 06

30

pH 3.5

pH

Rs

Rct (Ωcm-2)

Cdl (µF cm-2 )

3.06

5.164

141.2

141.9

3.50

6.443

156.9

160.2

3.94

5.841

119.7

167.4

4.55

5.632

60.29

263.9

5.03

6.196

51.48

389.4

pH 3. 94

20

pH 4.55

10 pH 5.03

0 0

20

40

60

80

Zr (ohm.cm 2)

100

120

140

160

180

Gambar 4.9 Hubungan pH dan impedansi baja karbon dalam media uji tanpa inhibitor (blanko) Met 40 ppm (pH) 50 pH 3, 06

Zr (ohm.cm 2)

40

pH 3. 5

30 pH 3. 94

20

pH 4. 55 pH 5. 03

10 0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

Zi (ohm .cm 2)

Gambar 4.10. Hubungan pH dan impedansi baja karbon dalam media uji yang mengandung metenamina 40 ppm

Perbedaan aluran Nyquist antara blanko dan adanya metenamina tampak jelas. Pada media yang mengandung metenamina terlihat adanya kenaikan harga impedansi pada antarmuka elektrode-larutan, khususnya nilai Rct. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan metenamina menghambat transfer elektron dari permukaan baja karbon ke dalam larutan ruah, sehingga proses oksidasi atom-atom besi maupun proses reduksi 23

Besaran yang diperoleh pada pengukuran EIS adalah Rs, Rct dan Cdl. Besaran Rs adalah tahanan lautan yang bergantung pada konsentrasi ion, jenis ion, temperatur, dan geometri area penghantaran arus. Besaran Rct adalah tahanan transfer muatan yang dibentuk oleh reaksi elektrokimia tunggal pada permukaan logam yang dikendalikan secara kinetika 7. Besaran Rct diperoleh dari perbedaan impedansi pada frekuensi rendah dan frekuensi tinggi (diameter semi-lingkar kuva). Nilai Rct merupakan ukuran transfer elektron pada permukaan logam yang secara proporsional kebalikan dari arus korosi (Io) melalui persamaan; Rct =

RT nFI o

Besaran lainnya adalah kapasitansi lapis rangkap listrik, Cdl yang diungkapkan melaui persamaan:

Asri Wahyuningsih, Yayan Sunarya, Siti Aisyah

1 2π f max Rct

Blanko Suhu 50

Z = Rs +

Rct

40

2

(ohm.cm )

299 K

30

309 K

20

319 K

- Zi

Nilai Cdl dapat dihubungkan dengan adsorpsi senyawa inhibitor pada permukaan logam 6. Hubungan antara Rct, Rs,Cdl, dan Zreal digambarkan melalui persamaan:

329 K

10 339 K

( 2π f max RctCdl ) dengan Z adalah impedansi. Laju korosi baja karbon dapat diprediksi dari nilai Rct. Oleh karena arus korosi berbanding terbalik dengan nilai Rct, maka makin besar nilai Rct, laju korosi makin kecil. Dengan demikian, laju korosi baja karbon dalam kaitannya dengan pH media berturut-turut adalah pH: 4,55 > 5,03 > 3,94 > 3,06 > 3,50. Pada pH rendah, laju korosi baja karbon juga rendah. Hal ini berkaitan dengan meningkatnya spesi molekul asetat, CH3COOH dalam media yang cenderung tidak mempengaruhi proses korosi baja karbon. Pada pH sekitar 4,55 laju korosi baja karbon mencapai maksimum, keadaan ini berkaitan dengan spesi ion-ion asetat, CH3COO-(aq) dalam media mencapai optimum. Ionion ini cukup reaktif terhadap baja karbon membentuk Fe(CH3COO)2 yang larut dalam media. Sebaliknya pada pH > 5 laju korosi baja karbon cenderung menurun. Hal ini berkaitan dengan meningkatnya kereaktifan ion-ion HCO3- pada pH tinggi. Pada pH > 5 terjadi reaski pembentukan FeCO3 yang tidak larut dalam media, tetapi mengendap pada permukaan logam membentuk lapisan pasif (kerak) sehingga dapat menghambat korosi lebih lanjut. Penambahan metenamina 40 ppm ke dalam media uji mengakibatkan peningkatan harga Rct, atau dengan kata lain terjadi penurunan arus dan kapasitansi lapis rangkap. Hal ini menunjukkan adanya salah satu reaksi yang dihambat oleh metenamina, sehingga laju korosi, Vkor mengalami penurunan. α

Hubungan impedansi terhadap suhu pada pH terkorosi optimum dengan dan tanpa adanya metenamina 40 ppm Untuk mempelajari pengaruh suhu terhadap korosi baja karbon, pengujian dilakukan dalam media pada pH dengan tingkat korosi maksimum, yakni 4,55, sedangkan variabelvariabel lainnya dibuat tetap. Hasil pengukuran dengan metode EIS sebelum dan setelah penambahan metenamina disajikan pada gambar 4.11 dan gambar 4.12 24

0 0

50

100

150

200

Zr (ohm.cm2)

Gambar 4.11 Diagram impedansi baja karbon dalam larutan uji pada variasi suhu dan pH 4,55 Met 40 ppm ( Suhu) 50 299 K

40

-Zi (ohm.cm2)

Cdl =

J. Si . Tek. Kim

309 K

319 K

30

329 K

20

339 K

10

0 0

50

100 Zr (ohm.cm2)

150

200

Gambar 4.12 Diagram impedansi baja karbon dalam larutan uji setelah penambahan metenamina 40 ppm pada variasi suhu dan pH 4,55

Pada gambar 4.12 tampak adanya peningkatan impedansi pada antarmuka elektrodelarutan yang telah ditambahkan metenamina sebanyak 40 ppm. Makin besar tahanan yang terjadi, kemampuan metenamina dalam menginhibisi korosi makin baik. Dari gambar 4.12 diagram Nyquist tidak menunjukkan pola yang berarti, hanya proses difusi dalam media yang berisi metenamina menurun. Hal ini terlihat dari bentuk ekor yang makin landai. Selain itu, diagram Nyquist yang diperlihatkan pada tiap pengukuran blanko tidak sama persis satu sama lain, demikian juga dengan aluran Nyquist dalam media yang berisi metenamina. Hasil pengujian sebelum dan setelah penambahan metenamina disajikan pada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Hubungan suhu dan parameter korosi baja karbon dalam larutan uji sebelum dan sesudah penambahan metenamina 40 ppm pada pH 4,55 BLANKO

INH 40 ppm

Suhu

Rs

Rct

Cdl

Rs

Rct

Cdl

299

6.343

28.11

283.0

5.632

60.29

263.9

309

5.186

33.80

469.6

5.025

81.56

780.4

319

5.190

31.06

645.5

4.924

61.30

648.9

329

3.996

8.10

392.9

3.759

14.07

714.5

339

3.599

6.96

721.6

3.485

12.16

826.5

Vol. 1

Metamina Sebagai Inhibitor Korosi…

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, bahwa harga Rct berhubungan dengan laju korosi. Makin besar harga Rct berarti laju korosi makin kecil sebab laju korosi berbanding terbalik dengan harga Rct. Dalam Tabel 4.5 terlihat bahwa harga Rct mengalami penurunan dan harga Cdl mengalami kenaikan sejalan dengan meningkatnya suhu, ini berarti laju korosi meningkat seiring dengan peningkatan suhu dan laju korosi paling tinggi diperoleh pada suhu 339 K. Hubungan impedansi seiring dengan peningkatan konsentrasi pada pH dan suhu optimum terkorosi Penambahan metenamina ke dalam larutan uji pada pH dan suhu dengan tingkat korosi maksimum dilakukan guna mengetahui kemampuan metenamina dalam menginhibisi korosi baja karbon dalam media tersebut. Jumlah metenamina yang ditambahkan pada larutan uji berturut-turut yaitu: 20; 40; 60; 80; dan 100 ppm. Berdasarkan hasil pengujian dengan EIS diperoleh informasi tentang impedansi baja karbon seperti disajikan pada gambar 4.13 dan gambar 4.14. Blanko Konsentrasi 10 20 ppm

Zi (ohm.cm 2 )

8 40 ppm

6

60 ppm

4

80 ppm 100 ppm

2 0 0

5

10

15

20

25

Zr (ohm .cm 2)

Gambar 4.13 Diagram impedansi baja karbon dalam larutan uji sebelum penambahan metenamina pada pH dan suhu dengan tingkat korosi maksimum Konsentrasi Metenamina 10 20 ppm

-Zi (ohm.cm2 )

8

40 ppm

6 60 ppm

ditambahkan ke dalam media uji, impedansi baja karbon meningkat. Kenaikan impedansi ini menunjukkan bahwa metenamina dapat menginhibisi arus korosi yang mengalir dari permukaan elektroda ke dalam larutan ruah. Data hasil pengukuran secara lengkap disajikan dalam Tabel 4.6. Tabel 4.6 Hubungan konsentrasi metenamina dan parameter korosi baja karbon dalam larutan pada pH dan suhu dengan tingkat korosi maksimum berdasarkan EIS EIS OPTIMASI KONSENTRASI [M] ppm

Rs

Rct

Cdl

20

3.313

7.624

1319

40

3.485

12.16

826.5

60

3.352

8.731

911.4

80

3.072

12.57

1265

100

3.433

15.64

1017

Berdasarkan data pada Tabel 4.6 tampak bahwa harga Rct meningkat seiring peningkatan konsentrasi metenamina. Peningkatan harga Rct ini memperlihatkan penurunan arus yang mengalir ke dalam larutan ruah. Penurunan arus yang terjadi disebabkan oleh teradsorpsinya metenamina pada permukaan elektrode. Pada pH 4,55, dimana pH dengan tingkat korosi paling tinggi, jumlah ion asetat lebih banyak dibandingkan bentuk molekulnya, sehingga reaksi besi dan ion asetat berlangsung cepat yang dikatalisis oleh adanya ion-ion klorida. Penambahan metenaimina menimbulkan persaingan antara ion-ion asetat dan molekul metenamina di dalam larutan uji untuk bereaksi/teradsorpsi pada permukaan logam. Namun demikian, daya adsorpsi metenamina lebih besar dibandingkan dengan ion asetat, sehingga penambahan metenamina ke dalam larutan uji akan menghalangi reaksi ion-ion asetat dan atom-atom besi dengan cara molekul metenamina teradsorpsi pada pemukaan logam.

4 80 ppm

EFISIENSI INHIBISI

100 ppm

2 0 0

5

10 15 Zr ( ohm. cm 2)

20

25

Gambar 4.14 Diagram impedansi baja karbon dalam larutan uji setelah penambahan metenamina pada pH dan suhu dengan tingkat korosi maksimum

makin

Berdasarkan gambar 4.14 tampak bahwa besar konsentrasi metenamina yang 25

Hubungan efisiensi inhibisi dan pH media Pengujian inhibitor korosi pada penelitian ini menggunakan dua metode yaitu metode polarisasi Tafel dan metode impedansi elektrokimia (EIS). Kedua metode tersebut dapat digunakan untuk menentukan nilai efisiensi inhibisi metenamina pada korosi baja karbon dalam larutan

Asri Wahyuningsih, Yayan Sunarya, Siti Aisyah

J. Si . Tek. Kim

uji dengan pH divariasikan sedangkan variabel lain dibuat tetap. Pada variasi pH, konsentrasi metenamina yang ditambahkan sebanyak 40 ppm, mengacu pada standar NACE. Menurut NACE, suatu inhibitor dapat dinyatakan efektif jika penambahan inhibitor sebanyak 40 ppm dapat menginhhibisi korosi logam hingga 90% atau penambahan 80 ppm dengan tingkat inhibisi korosi hingga 95%. Nilai efisiensi inhibisi metenamina pada pH media yang divariasikan disajikan dalam Tabel 4.7. Nilai efisiensi inhibisi metenamina pada korosi baja karbon mengalami penurunan dengan meningkatnya pH media. Dengan kata lain, metenamina lebih berperan dalam menhinhibisi korosi baja karbon pada pH rendah. Tabel 4.7 Hubungan pH dan efisiensi inhibisi metenamina 40 ppm pada suhu kamar Tafel

EIS

I kor (µA.cm2 ) Blanko

I kor (µA.cm2 ) Meth 40 ppm

% IE

Rct (Ω.cm2) Blanko

Rct (Ω.cm2) Meth 40 ppm

% IE

3.06

0.169

0.053

68.59

46.64

141.20

66.97

3.50

0.175

0.059

66.29

55.87

156.90

64.39

3.94

0.215

0.094

56.48

43.85

119.70

63.37

4.55

0.292

0.136

53.34

28.11

60.29

53.38

5.03

0.240

0.154

36.07

35.01

51.48

31.99

pH

Peningkatan pH media menurunkan kemampuan inhibisi korosi metenamina pada baja karbon. Hal ini disebabkan oleh meningkatnya ionion asetat, CH3COO- yang bereaksi dengan atomatom besi membentuk senyawa Fe(CH3COO)2. Reaksi ini akan berlangsung selama ion-ion asetat tersedia dalam media, disamping itu produk reaksi larut dalam media sehingga proses korosi akan berjalan terus. Selain itu, adanya ion-ion Cl- dalam media dapat mempercepat laju korosi karena ionion tersebut berperan sebagai katalis. Efisiensi inhibisi maksimum yang dapat dicapai oleh metenamina adalah menurut metode Tafel dan EIS masing-masing sebesar 68.59% (Tafel) dan 66.97% (EIS) pada pH 3.06. Dengan demikian, metenamina memiliki potensi sebagai inhibitor korosi pada pH rendah walaupun kurang efektif. Hubungan efisiensi inhibisi dan suhu pada pH korosi maksimum Dengan memvariasikan suhu media dan variabel lain dibuat tetap, khususnya pH sebesar 4,55 dan konsentrasi metenamina 40 ppm diperoleh data bahwa laju korosi baja karbon meningkat 26

seiring dengan meningkatnya suhu. Seperti yang telah diuraikan dalam sub-bab sebelumnya bahwa peningkatan laju korosi disebabkan oleh meningkatnya kinetika ion-ion dalam larutan, pergerakan ion-ion ini dapat diterangkan oleh persamaan Arhenius. Berdasarkan data tersebut, nilai efisiensi inhibisi metenamina pada korosi baja karbon disajikan dalam Tabel 4.8. Tabel 4.8 Hubungan suhu dengan efisiensi metenamina pada pH 4,55 dan konsentrasi metenamina 40 ppm Tafel

EIS Rct/Ω .cm2 (Met 40 ppm)

% IE

28.11

60.29

53.38

33.80

81.56

58.56

38.23

31.06

61.30

49.33

0.552

41.41

8.10

14.07

42.43

0.648

46.95

6.96

12.16

42.77

Ikor/µA .cm-2 (blank o)

Ikor/µA.c m-2 (Met 40 ppm)

% IE

299

0.295

0.138

53.22

309

0.211

0.122

42.07

319

0.242

0.149

329

0.941

339

1.222

o

T( K )

Rct/Ω.cm 2

(Blanko)

Berdasarkan data pada Tabel 4.8 diketahui bahwa efisiensi inhibisi maksimum yang dapat dicapai oleh metenamina menurut hasil pengukuran EIS sebesar 58,56% pada suhu 309K. Pada suhu 339K, efisiensi inhibisi menurun hingga 42,77 %. Hal ini disebabkan meningkatnya energi molekuler yang menimbulkan lapisan inhibitor yang teradsorbsi pada permukaan baja karbon terlepas sehingga korosi baja karbon kurang dapat dikendalikan. Hubungan Efisiensi inhibisi metenamina pada pH dan suhu dengan tingkat korosi maksimum Laju korosi maksimum ditemukan pada pH 4,5 dan suhu 339K. Berdasarkan pengukuran polarisasi potensiodinamik dan EIS, nilai efisiensi inhibisi maksimum yang dapat dicapai oleh metenamina yaitu sebesar 71,55% (Tafel) dan 70,21% (EIS) untuk konsentrasi metenamina 100 ppm, seperti yang disajikan dalam Tabel 4.9 Tabel 4.9 Hubungan konsentrasi dengan efisiensi inhibisi metenamina pada pH 4,55 dan suhu 339K [M] ppm

Tafel I kor (mA/cm2)

EIS % IE

Rct (

2 . c m )

%I E

0

1. 3 56

-

6. 9 59

20

1. 1 03

18. 62

7. 6 24

29. 63

40

0. 7 39

45. 44

12. 16

42. 77

60

0. 7 16

47. 17

8. 7 31

40. 37

80

0. 5 00

63. 09

12. 57

59. 37

100

0. 3 85

71. 55

15. 64

70. 21

Vol. 1

Metamina Sebagai Inhibitor Korosi…

Se c a r a umum ni l a ie f i s i e ns ii nh i b i s i me ni ngk a t s e i r i ng de n ga n me ni ngk a t ny a ko n s e nt r a s ii nh i b i t o ry a ngdi t a mba hk a nk eda l a m me di au j i .Ada n y ak e t i da ks a ma a n ni l a ie f i s i e ns i i nhi b i s ip a da ke dua me t o de di s e b a bk a no l e h b a ny a kf a k t o rs e pe r t ip e ny i a p a np e r muka a nb a j a k a r bo ny a ngt i da ks e r a g a m da nk e s a l a ha nda l a m e k t r a po l a s ida l a m me t o d eTa f e l . Ef i s i e ns i i nh i b i s i d i hi t u ng u nt uk me ng e t a h ui t i ng ka t ke e f e k t i f a n s e ny a wa me t e na mi nada l a mme ng i nhi b i s ik o r o s iba j aka r b o n dida l a m me di auj ime ngg u na ka np e r s a ma a nI I . 4 1 da nI I . 42 .Ef i s i s e ns iy a ngdi pe r o l e h me ny a t a k a n s e b e r a p a be s a r ke ma mp u a n me t e na mi na da l a m me l i n dung ib a j ak a r bo nd a r ip r o s e sko r os i .

1 j i k ak ur a ngd a r i20kJ . mo l di ka t e go r i k a ns e b a ga i a ds o r p s if i s i kaa t a ug a y av a nd e rWa a l s. Ke l i ne a r a n i s o t e r m a ds o r p i La ngmui r di p e r o l e hda r ihub ung a na nt a r ani l a iCinh da nn i l a i Ci θ s e p e r t i di s a j i k a np a da Ta b e l 4. 10 da n nh/ ha s i l ny adi s a j i ka nda l a mg a mba r4. 16.Pe r s a ma a n g a r i sl ur usy a ngd i p e r o l e ha da l a h: Y=0. 9548 x+0 . 0 0 04 Da r ip e r s a ma a nt e r s e b utni l a i1/ Ks e b e s a r0. 000 4 da n ∆Gads s e b e s a r33. 371 k J / mo l .Be r da s a r k a n ni l a i ∆Gads me nunj uk k a n b a hwa a d s o r p s i me t e na mi nap a dap e r muka a nl og a mb e r l a ng s ung s e c a r ap i s i ko s o r p s id i i k u t ik e mi s o r p s i .

Ta b e l4. 10Da t ai s o t e r ma ds o r p s il a ng mui rp a da v a r i a s iko ns e n t r a s i

GRAFIK PH-% IE

Cinh (mM)

85.00 66.97

% IE

65.00

64.39

Cinh/

1. 28 E0 5

4. 32 E0 5

2. 56 E0 5

5. 99 E0 5

3. 85 E0 5

9. 54 E0 5

5. 13 E0 5

8. 64 E0 5

6. 41 E0 5

9. 13 E0 5

63.37 53.38

45.00 31.99 25.00 3

3.5

4

4.5

5

5.5

pH

K urva L a ng muir

1.20E-03

Be r da s a r k a ng a mba r4 . 15t a mp a kb a hwa me t e na mi na b e r po t e n s ime l i n dung ib a j a ka r b o n p a dapH r e nda hdi ba n di ng ka nde ng a np Ht i ng g i . Pa d aga mb a rt e r l i h a tb a hwaa da ny ak e c e n dr ung a n k e ma mp ua ni nhi b i s iy a ngma k i nme nu r uns e i r i n g de n g a nme ni ngk a t ny apH.Ha li n idi s e ba bka np a da pH r e nd a hs i f a tb a s a Le wi s da r ia t oma t om ni t r o g e n da l a m mo l e k ulme t e na mi n a me n i n gka t s e hi ng g a l e b i h muda h u nt uk me ndo no r k a n p a s a ng a n e l e c t r o n be b a s p a da ba j a ka r b o n di b a nd i n g ka n mo l e k ul mo l e k ul a s e t a t ,s e hi ng g a l a j uk o r o s ida p a tdi ha mb a t . Isoterm Adsorpsi Unt uk me ng e t a hui a nt a r a k s i a nt a r a mo l e k ul mo l e k ulme t e na mi nad a na t oma t om be s i p a da p e r muka a n ba j a k a r bo n da l a m up a y a me l i n dung ipe r muk a a nb a j ak a r bo n da r iko r o s i l e b i hl a n j u tda p a tdi k e t a hu ib e r da s a r k a nni l a ie ne r g i b e b a s a d s o r p s i . Be s a r ny a e ne r g i be b a s i ni me ne n t u ka nj e ni sa ds o r p s iy a ng t e r j a di ,a p a k a h f i s i s o r p s i ( a ds o r p s i f i s i k a ) a t a u ke mi s o r p s i ( a ds o r p s ik i mi a ) .J i k an i l a ie ne r g ia d s o r p il e b i hda r i 1 40k J . mo l di ka t e go r i k a ns e ba ga ia d s o r p s ik i mi a ,

27

9.00E-04

C i nh /Θ

Ga mb a r 4. 15 e f i s i e n s ii n hi b i s i me t e n a mi n as e i r i n g de n ga nke n a i ka nPh

6.00E-04

y = 0.9548x + 0.0004 2 R = 0.7384

3.00E-04

0.00E+00 0.00E+00

2.00E- 04

4.00E-04

6.00E- 04

8.00E-04

C in h (M)

Ga mb a r4 . 16Ku r v ai s ot e r ma d s or ps il a n gmu i r

Me kani s meI nhi bi s iMe t e na mi nat e r ha da pBa j a Kar bo n Me ka n i s me me t e na mi na da l a m me ng i nh i b i s ib a j aka r b o ndi s a j i k a nda l a mg a mb a r 4. 17de ng a nt a h a pt a ha pb e r i k uti n i : Da l a m me di at e r j a d ir e a k s is e b a ga ib e r i k ut : 1. CH3COOH+H2O→ CH3COO-+H3O+ 2. Me t N+H3O+ → Me t NH+ + H2O Pa d aa nt a r mukal og a m da n me di at e r j a d ir e a k s i r e duk s i ok s i da s is e ba ga ib e r i k ut : Ano de :Fe→ Fe2+ + 2e Ka t o da :2 Me t NH+ +2 e→ Me t N+H2 Se l a nj ut ny aMe t N be r i nt e r a k s ide ng a na t oma t om 2 + Fe s e c a r av a n de rWa a l s me mb e nt uk l a p i s a n p r o t e k t i fdip e r muk a a nb a j ak a r bo n.Be nt u kl a p i s a n p r o t e k t i fs e c a r ako ns e p t ua lda pa tdi t u l i s k a ns e b a ga i 2+ b e r i k ut :[ Fe NMe t ] da n da l a m be nt ukv i s ua l di t u n j uk k a np a daga mba r4. 17 .

Asri Wahyuningsih, Yayan Sunarya, Siti Aisyah

J. Si . Tek. Kim

Hidrogen

di p e r l i ha t k a nda l a mg a mba r4. 1 9.Da l a mr a ngk a i a n e k i v a l e nt e r s e b u t ,p e na mba h a n me t e na mi nat e l a h me mbe r i k a np e r ub a ha np a da s us un a nr a ng k a i n e k i v a l e ny a ng t e r j a di ,di ma na t e r b e nt uk s u a t u l a p i s a np r o t e k t i fy a ng t e r j a dip a d a pe r muk a a n e l e k t r o da .La p i s a ny a ngt e r b e nt ukdi a k i ba t ka no l e h a ds o r p s i me t e na mi na pa da p e r muk a a n l o g a m me ng a k i ba t k a nt r a n s f e r mua t a n me n uj ul a r u t a n r u a ht e r t a ha no l e hl a p i s a nmo l e k u l mo l e k u lt ung ga l da r i me t e na mi na s e h i n gga l a j u k o r o s i da pa t di ha mb a t .

H2 Nitrogen H2 Karbon

H2

2

2

2 F

F

F

F Ga mb a r4 . 1 7me k a n i s mei n hi b i s ime t e n a mi n at e r ha d a p b a j aka r b on

Mo de lRangka i a nl i s t r i ke ki v a l e n Ra ngk a i a nl i s t r i ke k i v a l e n d i g una ka n unt ukme mpe r o l e hg a mb a r a nke a d a a nl i s t r i kp a d a p e r muka a ne l e k t r o da da l a m l a r u t a n .Ra ngk a i a n l i s t r i k e k i v a l e n di b ua t de ng a n me ngg una k a n b a nt ua n software ZView y a ng di ke l ua r ka no l e h Scribner Associate Inc. Kur v a Ny q ui s t ha s i l p e ng uk ur a n di c o c ok k a n de ng a n k u r v a da r i r a ngk a i a nl i s t r i ky a n gdi b u a thi ng gabe na r b e na r b e r hi mp i tde n g a nk ur v ap e ng uk u r a n.Ra ngk a i a n l i s t r i ke k i v a l e nunt ukb l a nk op a dapH da ns uh u l a r u t a no p t i mum t e r ko r o s idis a j i k a np a da g a mb a r 4. 18 . -7.5 EIS b lanko pH 4,5 66 C000_01Z.CRV FitResult

Z''

-5.0

Rs

-2.5

Rf 0

CPE1 2.5 2.5

5.0

7.5

10.0

12. 5

Z'

Ga mb a r4 . 18Ra n gka i a nl i s t r i ke ki v e l e nun t u kb l a n k o pa dap Hda ns u hukor o s ima k s i mu m

Ra ngk a i a n l i s t r i k e k i v a l e n y a n g di g a mb a r k a n o l e h ga mb a r 4 . 1 8 me r up a k a n r a ngk a i a nl i s t r i ke k i v a l e ny a ngs e d e r ha nad i ma n a t a ha na nl a r ut a n ,Rsdus us u ns e r id e nga nt a ha na n n y a ng p a r a r e l de ng a n t r a n s f e r mua t a n , Rct , k a pa s i t a ns il a p i sr a ngk a p ,Cdl .Ra ngka i a nl i s t r i k e k i v a l e nt e r s e b u tme ng ga mba r ka nk e a da a nl i s t r i k e l e k t r o da p a da s a a t di r e nda m d a l a m l a r u t a n e l e k t r o l i ts e b e l umt e r be n t u kl a p i s a np a s i f /p r o t e k t i f . Ka pa s i t a ns il a p i sr a ng k a py a ngt e r j a didi a k i ba t k a n o l e ha da ny ape ng k ut uba np e r muk a a ne l e k t r o deda n o r i e nt a s is p e s i da l a m l a r ut a ns e de mi k i a nr up a s e hi ngg as e o l a ho l a hme mb e nt ukl a p i s a nr a ngk a p l i s t r i k ,s e p e r t ida l a mk a p a s i t o r . Ra ngk a i a ne k i v a l e ny a ng t e r j a di p a d a e l e k t r o dade ng a na da ny ape n a mba ha nme t e n a mi n a 28

Rs

Rf

Rct

CPE1

CPE2

W1

Ga mb a r4 . 19 Ra n gka i a nl i s t r i ke ki v e l e n un t u kb a j a ka r b ond a l a mme di ay a n gme n g a n dun gme t e n a mi n apa d a pHda ns u hukor o s ima k s i mu m

La p i s a n p r o t e k t i f y a ng t e r b e nt uk me nunj uk ka nl a p i s a np r o t e k t i fy a ngs e mp u r na ,di b a wa hl a p i s a np r o t e k t i fy a ngt e r b e n t uks e mp ur na t e r j a dik o r o s iy a ngdi k e nd a l i ka no l e hk i ne t i kada n di f u s it e r b a t a ss e c a r as e r e mp a ka k i b a ta da ny a s pe s i s p e s iy a ngt e r j e ba kdi a nt a r al a p i s a np r o t e k t i f da np e r muk a a nl o ga ms e be l uml a p i s a nt e r be nt uk7. KESI MPULAN Pr o s e s k o r os i ba j a k a r bo n d a l a m l i ng k ung a ny a ng s e s ua i ko n di s ip e r t a mb a ng a n mi ny a kb umid a np o t e ns is e ny a wa me t e na mi na s e b a g a i i nhi b i t o r k o r o s i da pa t d i k e t a h ui me ng g u na ka n me t o dep o l a r i s a s ipo t e ns i o d i n a mi k da n EI S.Be r d a s a r k a n ha s i lpe n g uk u r a nd e ng a n k e duame t o det e r s e b ut ,p r o s e sk o r o s ib a j aka r b o n da n ke ma mp ua ni nh i b i s i ko r o s i da r is e ny a wa me t e n a mi nad a pa tdi s i mp u l k a ns e b a g a ibe r i k ut : 1. La j uk o r o s ib a j ak a r b o n da l a m l i ngk u nga n s e s ua iko ndi s ip e r t a mba n ga n mi ny a kb umi me nc a p a ima k s i mum p a dapH 4, 55d a ns uh u 33 9K.Pa dako nd i s it e r s e b utl a j uko r o s ib a j a k a r b o nme nc a p a i14, 29 4mm/ t h. 2. Pe na mba h a n me t e na mi na40 ppm ked a l a m me di ade ng a nt i ng ka tko r o s ima k s i mum da pa t me nu r unk a nl a j u ko r o s i hi ng ga me nc a pa i 7, 58 3mm/ t h. 3. Me k a ni s meme t e na mi nap a dap r o s e si nhi b i s i ko r o s iba j ak a r b o nd a l a ml i n gk un g a ns e s ua i ko ndi s i p e r t a mba ng a n mi ny a k b umi b e r l a ng s ung me l a l u ip e mbe n t u k a n l a p i s a n p r o t e k t i f ha s i la nt a r a k s ia nt a r a mo l e k ul mo l e k u lme t e n a mi n ada na t oma t om b e s idi p e r muka a nb a j ak a r b o ns e c a r af i s i ko s o r p s i di i k ut ik e mi s o r p s i .

Vol. 1

Metamina Sebagai Inhibitor Korosi…

4. Ef i s i e n s ii nh i b i s ime t e na mi nay a ngd i p e r o l e h b e r da s a r k a nv a r i a s iko ns e n t r a s ime t e na mi na p a dapHda ns uhume d i ade n ga nt i ng k a tko r o s i ma k s i mum me nur utda t aTa f e lbe r t ur ut t u r u t : 4 8. 62% ( 20p pm) ;4 5. 44% ( 40p pm) ;47 . 1 4% ( 6 0p pm) ;6 3. 0 9% ( 80p pm) ;da n71. 55 %( 1 0 0 p pm) ,s e da ng k a nme n ur utEI S be r t ur ut t u r u t : 2 9. 63% ( 20ppm) ;42. 77 %( 40p pm) ;4 . 3 7% ( 6 0p pm) ;5 9. 3 7% ( 80p pm) ;da n70. 21 %( 1 0 0 p pm) .

DAFTARPUSTAKA Wa hy uni ng r um.D.et al.( 20 07) .The Between Structure And Corrosion Inhibition Activity Of 4,5-Diphenyl-1-Vinylimidazole Derivative Compounds Towards Milds Steels in 1% NaCl solutions. I nt .J . El e c t r o c h e mi s t r y .Sc i . ,3 . , ( ) ,1 54166 . Bu ndj a l i ,B.et al. ( 20 06). Palarutan Besi Selektif Pada Korosi Baja Karbon Dalam Larutan Buffer Asetat, Natrium Bicarbonat- C02 Jenuh.Ma k a l a h PROC.I TB Sa i nsd a n Te k .38 A, ( 2) ,149 1 61. Co r t i s , B. ( 20 02) . Corrosion And Protection Center.UMI ST

29

Kha l e d M,I .( 20 07) .Evaluation Of Cystein As Environmentally Friendly Corrosion Inhibitor For Copper In Neutral And Acidic Chlorine Solutions. J u r na l El e c t r o ni c aa c t a .52 ,( ) ,781 17819 . Eddy ,N. O.et al.( 200 8). Ethanol extract of musa peel as an eco-friendly inhibitorfor o ur na l corrosion of mild steel in H2SO4.J a dv a n c ei nna t ur a la nda p p l i e ds c i e nc e .2, ( 1) ,35 4 2 El e wa dy ,G. Y.( 20 08 ) .Pyrimidine Derivatives As A Corrosion Inhibitors For Carbon Steel In 2m Hydrochloric Acid Solutions. Int. J. Electrochemistry.Sc i . ,3 . ( ) , 114 9 1 161. Suna r y a ,Y.( 2 008) .Mekanisame Dan Efisiensi Inhibisi Sistein Pada Korosi Baja Karbon Dalam Larutan Elektrolit Jenuh Karbon Dioksida. Di s e r t a s i d o c t o r p a d a de pa r t me ntk i mi aI TB:t i da kdi t e r b i t k a n . Mul y o no , T.da nAr i wa hj o e di ,B.( 2 005 ) .Kajian Inhibisi Korosi Galvanic Sisitem Baja Karbon-Logam Kalasan Secara Metode Polarisasi Potensiodinamik Dan Galvanostatik.J o ur na lI LMU DASAR.6, ( 2) ,10 3109