Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
MEKANISME INHIBISI KOROSI BAJA KARBON DALAM LINGKUNGAN AIR SADAH
Tety Sudiarti Jurusan Kimia Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Gunung Djati Bandung Jln. A.H. Nasution No. 105 Cipadung 40614 Tel.(022)7803936 Email:
[email protected] Abstrak
Air untuk keperluan heating dan/atau cooling system di berbagai industri banyak yang bersifat sebagai air sadah (hard water), dan dialirkan melalui pipa yang terbuat dari baja karbon. Sifat korosif air sadah, dipengaruhi oleh suhu, dan perbandingan ion-ion yang bersifat agresif yaitu ion Cl-, dan ion SO42- terhadap ion-ion yang bersifat inhibitif, yaitu ion CO32-, HCO3- dan Ca2+. Air sadah merupakan medium korosif bagi baja karbon dan memerlukan inhibtor yang tepat untuk menanggulanginya, sehingga pengetahuan tentang mekanisme inhibisinya sangatlah penting. Pada penelitian ini dianalisis mekanisme inhibisi serta efektivitas inhibitor tiourea dan simetidin dalam lingkungan air sadah, berdasarkan parameter kinetika dan termodinamika. Sebagai contoh air sadah diambil dari salah satu industri tekstil di Bandung dengan penambahan 90 ppm ion klorida hasil optimasi penelitian sebelumnya. Tiourea digunakan sebagai inhibitor korosi karena memiliki kinerja yang baik dalam menghambat korosi baja karbon pada suasana basa dan simetidin karena memiliki struktur imidazol yang juga diharapkan memiliki daya inhibisi yang baik dalam lingkungan tersebut. Pengukuran laju korosi dan efisiensi inhibisi dilakukan dengan metode ekstrapolasi Tafel. Nilai Ea menunjukkan laju korosi pada rentang suhu 25 ºC sampai 55 ºC dikendalikan oleh proses difusi ionik dalam air. Nilai ΔHa dan ΔSa yang lebih positif pada air sadah yang mengandung inhibitor, mengindikasikan adanya proses penggantian posisi molekul air oleh inhibitor pada permukaan baja karbon selama adsorpsi berlangsung. Harga ΔGads yang negatif dan harga k yang tinggi, menandakan proses adsorpsi inhibitor merupakan proses yang spontan dan memiliki karakteristik interaksi dan kestabilan yang kuat antara lapisan yang diserap dengan permukaan baja. Meningkatnya harga Ea dengan adanya inhibitor, dan nilai ΔGads < -40 kJ/mol untuk simetidin, menandakan terjadinya adsorpsi secara fisik. Tetapi untuk tiourea nilai ΔGads -40 kJ/mol yang menandakan terjadinya kemisorpsi. Nilai mutlak ΙΔGadsΙ menunjukkan tiourea lebih efektif daripada simetidin. Kata kunci : tiourea, simetidin, ekstrapolasi Tafel.
Abstract
Most of water for cooling and/or heating system needs in various industries is hard water and it is flown through pipes made of carbon steel. The corrosiveness of hard water depends on the ratio of the concentration of aggressive ions such as Cl- and SO42- to inhibitive ions such 16
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
as HCO3-, CO32- and Ca2+. Hard water is corrosive medium for carbon steel and it needs suitable inhibitor to over come it, so knowledge about mechanism of corrosion inhibition of carbon steel in hard water medium was very important. In this research was analyzed mechanism of inhibition and effectiveness both thiourea and cimetidin in hard water medium based on thermodinamic and kinetic parameter. The example of hard water was taken from one of textile factories in Bandung with increasing 90 ppm ion chloride that was result of previously the research optimization . Thiourea is used as corrosion inhibitor since it is the efficient inhibitor on alkaline medium and cimetidine because it has imidazol structure which is also expected has good efficiency in this medium.Measuring of corrosion rate and effectiveness of inhibition was done with Tafel method. The value of Ea showed that corrosion rate from temperature 25 ºC to 55 ºC was controled by ionic difusion process in hard water. The value both of ΔHa and ΔSa that was more positive in hard water which contained inhibitor, showed the present of water molecul position exchange process by inhibitor on carbon steel surface as long as adsorption take place. The value both of ΔGads that was negative and value k that was high, showed inhibitor adsorption process was spontanous process and had interaction characteristic and stability that was strong between film that was adsorption with steel surface. The rising of value Ea with the present of inhibitor, and value ΔGads < -40 kJ/mol for cymetidin, showed the present of physical adsorption. But for thiourea has value ΔGads -40 kJ/mol that showed the present chemisorption.The absolute value ΙΔGadsΙ showed thiourea more effective than cymetidin. Keywords : thiourea, cymetidin, Tafel Method
1.PENDAHULUAN
difusi.
Korosi berasal dari bahasa Latin ”corrous”
korosi berlangsung secara elektrokimia
yang
adalah
berarti
menggerogoti.
Korosi
Kondisi
bila
yang
pada
memungkinkan
waktu
bersamaan
berkurangnya
terdapat: (4) Beda potensial (antara anoda,
kualitas suatu material (biasanya berupa
tempat berlangsungnya reaksi oksidasi,
logam atau campuran logam) sebagai
dan katoda, tempat berlangsungnya reaksi
akibat
reduksi), mekanisme perpindahan muatan
didefinisikan
sebagai
adanya
interaksi
dengan
lingkungannya yang berlangsung secara
antara
berangsur-angsur yang dapat terjadi akibat
penghantar
interaksi secara fisika, kimia atau adanya
hantaran listrik yang sinambung antara
pengaruh mahluk hidup (mikroorganisme).
anoda dan katoda.
(3)
Pada umumnya korosi pada logam
penghantar
Air
elektronik
elektrolitik,
untuk
dan
keperluan
dan sirkuit
heating
disebabkan oleh proses elektrokimia yang
dan/atau cooling
system di berbagai
terjadi pada permukaan logam dan atau
industri banyak yang bersifat sebagai air
pada antarmuka logam/larutan. Karenanya
sadah (hard water), dan dialirkan melalui
reaksi korosi merupakan reaksi heterogen
pipa yang terbuat dari baja karbon,
yang sering kali dikendalikan oleh proses
sehingga pengetahuan tentang perilaku 17
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
korosi baja karbon dalam air sadah
dan gunakan untuk membersihkan kain
sangatlah penting. Sifat korosif air sadah
dari kanji (washing). Korosi sumuran yang
tergantung
perbandingan
terjadi dilaporkan, jika satu lubang korosi
konsentrasi ion-ion yang bersifat agresif
dilas maka akan terjadi korosi sumuran
yaitu ion klorida dan ion sulfat terhadap
berikutnya ditempat lain dan semakin
ion-ion yang bersifat inhibitif
yaitu ion
banyak. Karena itu jika sudah terjadi satu
kalsium.(1,2)
lubang korosi maka pipa tersebut langsung
pada
suhu,
karbonat,
bikarbonat
Terdapat
sejumlah
pengaruh
dan
penelitian
tentang
komponen-komponen
air
diganti, dan penggantian pipa terjadi
tersebut
setelah enam tahun pemakaian.
khususnya ion klorida terhadap laju korosi
Tentunya dengan adanya korosi pada pipa
dan
produksi pengalir hard water tersebut akan
sebagian
besar
penelitian
menggunakan air yang dideionisasi dan
menggangu
dengan ion-ion khusus yang
diminati
menyebabkan terhentinya proses produksi,
untuk diteliti.(1) Padahal perilaku korosi
dan itu merupakan kerugian besar bagi
baja karbon dalam air sadah sangat
perusahaan.
berbeda dengan air yang didestilasi yang
jalannya
washing
Pemeliharaan
dan
serta
usaha
mengandung konsentrasi ion klorida yang
meminimalkan proses serangan korosi
sama. Hal ini terjadi karena adanya efek
terhadap jaringan pipa produksi pengalir
dari ion-ion yang bersifat inhibitif.
hard water untuk memaksimalkan waktu
Berkenaan dengan korosi baja
pakainya, merupakan kegiatan perawatan
karbon dalam air sadah, salah satu
fasilitas produksi yang dilakukan secara
perusahaan tekstil di kabupaten Bandung,
kontinu dan memerlukan penggunaan
melaporkan adanya korosi jenis sumuran
inhibitor korosi. Inhibisi adalah cara yang
yang terjadi pada pipa produksi pengalir
paling umum untuk mengendalikan korosi
hard water (air sadah). Hard water yang
dalam
digunakan
jaringan
pipa
produksi
di
diketahui
mengandung ion
lingkungan air. Inhibitor yang digunakan
klorida dan ion sulfat,
yang merupakan
harus
mampu
mencegah
dan
ion agresif yang dapat menyebabkan
menanggulangi korosi terlokalisasi dalam
penipisan pada lapisan oksida baja karbon.
semua
Kerusakan lapisan oksida pada baja karbon
Keperluan air sadah yang begitu luas
yang disebabkan oleh adanya ion-ion
dalam sistem-sistem air untuk kepentingan
agresif tersebut, dapat memicu terjadinya
cooling, heating maupun produksi pada
korosi lokal. Hard water ini dialirkan
kondisi yang korosif serta peraturan
melalui pipa ke mesin untuk dipanaskan
perundang-undangan yang ketat tentang
kasus
yang
mungkin
terjadi.
18
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2 lingkungan
mengharuskan
ISSN 1979-8911
pemilihan
Adapun
langkah-langkah
inhibitor yang berkinerja tinggi, ramah
pengerjaan dalam penelitian ini adalah
lingkungan,
pertama preparasi sampel baja karbon
proses
serta
produksi.
digunakan
tidak Pada
inhibitor
mengganggu penelitian
senyawa
ini
organik
(yang telah dilakukan uji metalografi nya) dengan
membuat
elektroda
kerja.
karena mudah terdegradasi, sehingga tidak
Kemudian pembuatan larutan uji yaitu
mencemari lingkungan. Sebagai inhibitor
larutan air sadah dari salah satu pabrik
organik dipilih inhibitor yang umum
tekstil di Bandung yang ditambahkan 90
digunakan di lingkungan basa yaitu tiourea
ppm ion klorida hasil optimasi penelitian
dan inhibitor alternatif simetidin. Tiourea
sebelumnya
digunakan sebagai inhibitor korosi karena
karbondioksida
memiliki
inhibitor.
kinerja
yang
baik
dalam
yang
dijenuhi
dengan
Selanjutnya
dan
gas tanpa
penentuan
laju
menghambat korosi baja karbon pada
korosi dengan metode ekstrapolasi Tafel
suasana
dan pengkajian berdasarkan parameter
basa
dan
simetidin
karena
memiliki struktur imidazol yang juga
kinetika
diharapkan memiliki daya inhibisi yang
dapat ditentukan mekanisme inhibisi dan
baik dalam lingkungan tersebut. Tujuan
efektifitas inhibitor. Adapun penelitian
penelitian ini adalah untuk menganalisis
yang telah dilakukan, secara garis besar
mekanisme inhibisi dan efektivitas kedua
tampak pada skema alur penelitian seperti
inhibitor
pada Gambar 1. dibawah ini:
tersebut
dalam
menginhibisi
dan
termodinamika
sehingga
korosi baja karbon dalam lingkungan air sadah berdasarkan parameter kinetika dan
- Preparasi sampel baja karbon - Pembuatan larutan uji
termodinamika Sebagai contoh air sadah diambil dari salah satu industri tekstil di Bandung dengan penambahan 90 ppm ion klorida
hasil
optimasi
Penentuan laju korosi dengan metode ekstrapolasi Tafel
penelitian Kajian kinetika dan termodinamika
sebelumnya. . Pengukuran laju korosi dan efisiensi inhibisi dilakukan dengan metode
Mekanisme inhibisi dan efektivitas inhibitor
ekstrapolasi Tafel, yang dapat menentukan laju korosi dalam berbagai lingkungan dengan waktu analisis yang cepat dan
Gambar 1. Skema alur penelitian
ketepatan tinggi.(3) 2. METODOLOGI PENELITIAN
A. Peralatan
19
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
Dalam penelitian ini, peralatan yang digunakan yaitu sel elektrokimia tiga
B. Bahan 1. Bahan material uji
elektroda, peralatan radiometer Voltalab®
Baja karbon dengan komposisi
tipe
software
kimia rata-rata dalam % berat
yang
selain Fe adalah C 0,12507, Ni
PGZ301
Voltamaster.
dan Tiga
program elektroda
digunakan yaitu elektroda kerja, elektroda
0,0046,
kalomel jenuh dan elektroda platina.
mikrostruktur dasar 100% ferrite
Elektroda kerja yang digunakan adalah
digunakan sebagai elektroda kerja
elektroda baja karbon. Elektroda kerja
dengan luas permukaan
dibuat bentuk lempeng berpenampang
Pada saat akan digunakan untuk
lingkaran dengan luas permukaan 1,13
pengukuran
cm2
permukaan
yang
disekat
dengan
Cr
0,00798
dengan
1cm2.
elektrokimia, elektroda
kerja
politetrafluoroetilen dan perekat araldite.
dihaluskan dengan ampelas silikon
Elektroda kalomel jenuh (SCE) sebagai
karbida (SiC) 800 grit, kemudian
elektroda referensi, dan elektroda platina
dicuci
sebagai elektroda pembantu. Elektroda
aseton.
kerja dan elektroda platina disusun saling
2. Larutan uji
dengan
aqua
DM
dan
berhadapan. Penyusunan sel elektrokimia
Larutan air sadah yang berasal dari
ditunjukkan pada Gambar 2 berikut ini:
sebuah pabrik tekstil di Bandung yang ditambahkan 90 ppm ion klorida hasil optimasi penelitian sebelumnya
yang dijenuhi gas
karbondioksida sebagai medium korosif. 3. Inhibitor korosi Inhibitor korosi yang digunakan adalah senyawa tiourea dan simetidin.
C. Prosedur Penelitian Adapun langkah-langkah pengerjaan Gambar 2 Susunan sel elektrokimia tiga
dalam
penelitian
elektroda untuk pengukuran elektrokimia
preparasi sampel baja karbon dengan membuat
ini
elektroda
adalah
kerja.
pertama
Kemudian 20
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
pembuatan larutan uji, yaitu air sadah dari
Air sadah yang digunakan sebagai
salah satu industri tekstil di Bandung yang
larutan uji adalah air sadah dari salah satu
ditambahkan 90 ppm ion klorida serta
industri
ditambahkan
dengan
ditambahkan 90 ppm ppm ion klorida.
berbagai variasi konsentrasi yang berperan
Inhibitor yang digunakan, berasal dari
sebagai medium korosif.
larutan induk tiourea 1000 ppm dan
larutan
inhibitor
tekstil
di
Bandung
yang
Inhibitor yang digunakan awalnya
simetidin 1000 ppm. Konsentrasi inhibitor
berupa serbuk yang kemudian dilarutkan
divariasikan dengan kenaikan rata-rata 10
dan diencerkan hingga 1000 ppm. Larutan
ppm.
uji dijenuhkan dengan mengalirkan gas
3. Pengaruh Suhu
CO2
selama
30
menghilangkan
O2
Kemudian
menit yang
dilakukan
untuk
Untuk menentukan pengaruh suhu
terlarut.
terhadap efektivitas inhibitor korosi baja
pengukuran
karbon dalam lingkungan
air sadah,
elektrokimia dengan metode ekstrapolasi
dilakukan variasi suhu larutan uji: 25oC,
Tafel dalam rentang potensial -50 mV dan
35ºC, 45ºC dan 55ºC .
50 mV.
Pengukuran dilakukan pada
berbagai suhu larutan uji. Pembacaan
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
dilakukan 2 kali, dalam rentang waktu ± 13 menit dalam setiap pembacaan. Dan
3.1. Analisis Hasil Pengujian Metalografi
laju korosi ditentukan dari rata-rata selama
dan Spektrometri Sampel Baja
2 kali pembacaan.
Karbon
1. Pembuatan larutan uji
Dari hasil uji material pipa pengalir
Air sadah yang berasal dari pabrik tekstil,
hard water , pipa tersebut terbuat dari baja
dilakukan penambahan konsentrasi 90
karbon dengan kandungan selain besi
ppm ion Cl- yang berasal dari padatan
adalah karbon sebesar 0,12507 %, nikel
MgCl2. 6H2O yang dilarutkan dalam aqua
0,0046%,
-
krom
0,00798%
dengan
DM yang sama. Ion Cl yang berasal dari
mikrostruktur dasar 100% ferrite. Jika
larutan induk MgCl2. 6H2O dilarutkan
dilihat dari komposisinya, baja karbon
dalam air sadah yang berasal dari pabrik
tersebut termasuk baja karbon rendah atau
tekstil sampai 100 mL, kemudian diukur
baja lunak (mild steel)
dan mendekati
daya hantar dan pHnya.
besi
dilihat
murni
mikrostrukturnya.
jika
Baja
dari dengan
2. Pengaruh Konsentrasi Inhibitor 21
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
mikrostruktur ferrite, memiliki struktur
Dapat dianalisis juga, parameter aktivasi
body centered cubic (bcc), stabil pada suhu
serta mekanisme inhibisinya.
rendah, kelarutan padat terbatas dan dapat berada bersama Fe3C.(11)
Berdasarkan
hasil
pengukuran
secara elektrokimia dengan metode Tafel
Baja tahan karat ferrite harus
yang menghasilkan data laju korosi baja
mengandung Cr sekitar 16 – 18 % atau
karbon dalam lingkungan air sadah yang
lebih dengan sifat bahwa pada lingkungan
berasal
korosi yang ringan tidak terjadi karat tetapi
penambahan 90 ppm ion klorida hasil
jika berada pada larutan yang netral dapat
optimasi penelitian sebelumnya dengan
terjadi
dilihat
dan tanpa inhibitor pada berbagai variasi
kandungan Cr pada baja karbon yang
konsentrasi inhibitor dan variasi suhu.
digunakan untuk pipa produksi pengalir
Selanjutnya untuk mengetahui mekanisme
hard water maka kandungan Cr nya sangat
inhibisi dan efektifivitas inhibisi dilakukan
kecil dari yang seharusnya sebagai baja
kajian
tahan karat ferrite sehingga pipa tersebut
beberapa parameter.
dalam
korosi
sumuran.
lingkungan
tekstil
termodinamika
dengan
berdasarkan
Dari hasil pengukuran laju korosi
mengandung ion-ion agresif seperti ion
secara elektrokimia dengan metode Tafel
klorida
menunjukkan, penambahan inhibitor baik
ion
sadah
pabrik
yang
dan
air
Jika
dari
sulfat
berpotensi
mengalami korosi lokal.
tiourea maupun simetidin dalam air sadah di industri tekstil menurunkan laju korosi,
3.2Analisis Hasil Pengukuran
dan penurunan laju korosi meningkat
Elektrokimia dengan Metode
dengan
bertambahnya
konsentrasi
Ekstrapolasi Tafel
inhibitor, disebabkan adanya peningkatan adsorpsi inhibitor pada permukaan logam.
Dari hasil pengukuran elektrokimia
Penurunan laju korosi terjadi sampai batas
dengan metode ekstrapolasi Tafel, akan
optimum, kemudian laju korosi meningkat
didapatkan aluran Tafel dan laju korosi
kembali walaupun relatif kecil disebabkan
baja karbon dalam air sadah. Data tersebut
terjadinya
dianalisis untuk mendapatkan gambaran
permukaan logam.
tentang
pengaruh
dari
Efektifitas tiourea dalam air sadah
terhadap laju korosi baja karbon dalam air
tiruan di lingkungan ion klorida lebih
sadah. Selain itu jenis inhibitor dan
tinggi dari pada simetidin, disebabkan
efektifitas
tiourea memiliki struktur yang planar yang
dapat
ion
inhibitor
klorida
inhibitor
suhu,
desorpsi
ditentukan.
memudahkan
terjadinya
adsorpsi 22
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
sedangkan simetidin secara keseluruhan
rendah dari pada tiourea dalam air sadah
memiliki struktur yang meruah. Faktor
tiruan. Hal ini kemungkinan tiourea dapat
halangan sterik oleh substituen yang
bersinergi
meruah
menghambat laju korosi. Simetidin dalam
merupakan
faktor
yang
menurunkan daya inhibisi. (10)
dengan
ion
lain
dalam
air sadah di industri tekstil efektifitasnya lebih rendah daripada dalam air sadah
Akibat faktor halangan sterik, proses
tiruan, kemungkinan karena adanya ion
adsorpsi dan mobilitas simetidin pada
lain yang dapat menghambat adsorpsi
permukaan logam baja karbon
simetidin.
akan
berkurang, sehingga proses penutupan permukaan logam menjadi kurang efektif
3.3 Jenis Inhibitor
dan tidak optimum, sehingga mengalahkan efek efisiensi kebasaan simetidin tersebut.
Kemeruahan strukturnya dapat
mengakibatkan
kemampuan
Gambar 3 menggambarkan aluran Tafel dalam air sadah di industri tekstil
dan
dalam kondisi tanpa inhibitor dan dengan
mobilitasnya untuk dapat teradsorpsi dan
adanya inhibitor pada konsentrasi tertentu
menutupi permukaan logam secara merata
yang dapat memberikan gambaran tentang
menjadi berkurang.
jenis inhibitor serta efektifitasnya.
Dibandingkan efektifitas simetidin dalam air sadah di lingkungan ion klorida,
Aluran Tafel untuk air sadah di
simetidin dalam air sadah di lingkungan
industri tekstil, terjadi fenomena yang
ion sulfat efektifitasnya jauh lebih rendah,
serupa yaitu dengan adanya inhibitor
hal ini kemungkinan disebabkan selain
korosi baik tiourea maupun simetidin,
struktur simetidin yang meruah,
potensial korosi
juga
bergerak ke arah yang
karena ion sulfat memiliki ukuran molekul
lebih positif. Hal ini menunjukkan bahwa
yang lebih besar sehingga sulit berinteraksi
kedua
dengan simetidin.
anodik.(4)
Jika
dibandingkan
inhibitor
anodik,
merupakan
efektifitas
Inhibitor
tiourea dalam air sadah di industri tekstil
oksidasi
dengan air sadah tiruan di lingkungan ion
adanya
klorida maka efektifitasnya tidak jauh
proses pelarutan logam, sehingga laju
berbeda.
Tapi dari segi konsentrasi,
korosi menurun. Dapat dianalisis dengan
tiourea dalam air sadah di industri tekstil
adanya inhibitor kerapatan arus korosi,
memiliki konsentrasi optimum yang lebih
Icorr menurun dibandingkan dengan larutan
di
menghambat
inhibitor
reaksi
anoda. dengan demikian
inhibitor
tersebut
mengurangi
23
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
blanko. Karena besarnya kerapatan arus
simetidin, dengan demikian efektifitas
berbanding lurus dengan laju korosi maka
tiourea
semakin besar penurunan kerapatan arus
simetidin.
lebih
tinggi
dibandingkan
(ΔIcorr) maka laju korosi semakin kecil dan efektifitas
inhibitor
tersebut
semakin
meningkat.
3.4 Parameter Aktivasi
Untuk
menghitung
parameter
aktivasi pada proses korosi pada rentang 2.5
suhu 25ºC sampai 55 ºC, digunakan
log I ( mA/cm 2)
2.0
Persamaan Arrhenius (1) dan Persamaan
1.5 Blanko
1.0
20 ppm Simetidin 0.5
transisinya (2),
20 ppm Tiourea
0.0
Ea r k exp RT
-0.5 -1.0 -780 -760 -740 -720 -700 -680 -660 -640
(1)
Potensial (mV)
Gambar 3. Aluran Tafel sebelum dan sesudah penambahan inhibitor dalam air
r
S RT exp a Nh R
H a exp RT
(2)
sadah di industri tekstil dengan penambahan 90 ppm ion klorida pada suhu 25 ºC
dimana k adalah faktor pra-eksponensial Arrhenius,
T
suhu mutlak, Ea energi
aktivasi korosi pada proses korosi, ΔHa Dapat
dianalisis
pula
semakin
besar perbedaan potensial korosi (ΔEcorr) antara larutan blanko dengan air sadah yang
mengandung
inhibitor
maka
efektifitas inhibitor
tersebut
semakin
tinggi. Air sadah
yang mengandung
tiourea memilki
entalpi aktivasi, ΔSa entropi aktivasi, N bilangan Avogrado, h tetapan Planck dan r adalah kecepatan reaksi pelarutan logam yang berbanding lurus dengan kerapatan arus , Icorr . Gambar
4
memperlihatkan
dan
5
berturut-turut
aluran ln Icorr terhadap
ΔIcorr maupun ΔEcorr yang lebih besar dari pada air sadah yang mengandung 24
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
1/T dan aluran ln (Icorr/T) terhadap 1/T
penambahan 90 ppm ion klorida dengan
dalam air sadah di industri tekstil.
dan tanpa inhibitor
Hasil perhitungan parameter aktivasi, 4.5
disajikan dalam Tabel 1.
ln Icorr ( m A/cm 2)
4.0 Blanko
3.5
Simetidin
3.0 2.5 2.0
Tiourea
Tabel 1. Parameter aktivasi untuk
Linear (Blanko)
korosi baja karbon dalam air sadah di
Linear (Simetidin)
1.5
Linear (Tiourea)
1.0 0.5 0.003
industri tekstil dengan penambahan 90 ppm ion klorida pada suhu 25 ºC dengan dan tanpa inhibitor
0.0031 0.0032 0.0033 0.0034 1/T (1/K )
Gambar 4. Aluran ln Icorr terhadap 1/T
Ea
ΔHa
ΔSa
(kJ/m
(kJ/m
(J/mol)
ol)
ol)
Blanko
9,60
6,94
-210,75
Simetidin
11,12
8,46
-208,89
Tiourea
28,60
25,94
-168,69
aktivasi
larutan
Inhibitor
pada korosi baja karbon dalam air sadah di industri tekstil dengan penambahan 90 ppm ion klorida dengan dan tanpa inhibitor
Harga
ln ( Icorr /T )/
mAcm -2K-1
-1
energi
blanko pada air sadah di industri tekstil,
-2
Blanko Simetidin
-3
Tiourea Linear (Blanko)
-4
Linear (Simetidin)
diperoleh harga
Ea < 45 kJ/mol yang
dapat diindikasikan bahwa laju korosi pada rentang suhu 25 ºC sampai 55 ºC tersebut
Linear (Tiourea)
-5
dikendalikan oleh proses difusi ionik -6 0.003
0.0031
0.0032
0.0033
0.0034
dalam air. (13)
1/T (1/K )
Meningkatnya harga Ea dengan adanya inhibitor, dapat diinterpretasikan Gambar 5. Aluran ln (Icorr/T) terhadap
sebagai adsorpsi fisik inhibitor
1/T pada korosi baja karbon dalam air
terjadi pada permukaan baja karbon.
sadah di industri tekstil dengan
Disamping itu harga Ea yang semakin
yang (12)
25
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2 besar energi
menunjukkan yang
adanya
semakin
ISSN 1979-8911
rintangan yang
hal ini menandakan bahwa proses korosi
menghambat reaksi oksidasi, yaitu proses
lebih sulit terjadi dengan adanya tiourea
korosi. Dari Persamaan Arrhenius (1)
dari pada simetidin ini berarti sesuai
menunjukkan
arus
dengan hasil pengukuran elektrokimia
berbanding terbalik dengan eksponensial
bahwa tiourea lebih efektif dibandingkan
Ea, hal ini berarti semakin besar harga Ea
simetidin.
bahwa
besar
besar dari pada dengan adanya simetidin,
kerapatan
maka laju korosi semakin kecil. Dengan demikian air sadah yang mengandung inhibitor dengan harga Ea yang lebih besar
3.5 Isoterm Adsorpsi Langmuir
dari air sadah blanko memiliki laju korosi yang
lebih
kecil.
Air
sadah
yang
Isoterm adsorpsi dapat ditentukan jika
pengaruh
inhibitor
disebabkan
mengandung tiourea dengan harga Ea yang
terutama karena adanya adsorpsi pada
lebih besar dari pada air sadah yang
permukaan logam. Isoterm adsorpsi dapat
mengandung
laju
memberikan informasi tambahan tentang
korosi yang lebih kecil. Dengan demikian
sifat-sifat inhibitor. Fraksi permukaan
efektifitas
yang tertutupi oleh inhibitor θ ditentukan
simetidin
tiourea
memiliki
lebih
tinggi
dibandingkan simetidin.
dengan
perbandingan
EI
(%)/100.
Terdapat beberapa isoterm adsorpsi yang Hasil perhitungan menghasilkan
dapat
digunakan
untuk
menjelaskan
nilai ΔHa dan nilai ΔSa yang lebih positif
prilaku inhibitor dalam suatu medium.
pada air sadah yang mengandung inhibitor.
Dalam percobaan ini ditemukan bahwa
Hal ini mengindikasikan adanya proses
isoterm adsorpsi Langmuir memberikan
penggantian
oleh
gambaran terbaik untuk menggambarkan
inhibitor pada permukaan baja karbon
perilaku inhibitor tiourea dan simetidin
selama adsorpsi berlangsung .(10) Ini
dalam air sadah.
posisi
molekul
air
berarti proses korosi yang terjadi dihambat
Berkenaan dengan isoterm adsorpsi
lajunya oleh adanya inhibitor. Nilai ΔHa
Langmuir, fraksi permukaan logam yang
yang positif dan semakin besar untuk air
tertutupi inhibitor θ, dihubungkan dengan
sadah
konsentrasi
yang
menunjukkan
mengandung bahwa
proses
inhibitor korosi
semakin sulit karena memerlukan energi yang lebih besar. Nilai ΔHa untuk air
inhibitor
dalam
larutan
menurut Persamaan (3) :
kC 1 kC
(3)
sadah yang mengandung tiourea lebih 26
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
Dimana k adalah konstanta kesetimbangan 30
proses
adsorpsi.
kembali Persamaan
Penyusunan
(3) memberikan
Persamaan (4) :
C
1 C k
(4)
25 Cinh/ (10-5 M )
untuk
Tiourea
20
Simetidin
15
Linear (Simetidin)
10
Linear (Tiourea)
5 0 0
10
20
30
-5
Cinh (10 M )
Gambar 3 menggambarkan aluran Cinh /θ terhadap Cinh dalam air sadah di industri
Gambar 6. Model isoterm adsorpsi
tekstil yang memberikan suatu garis lurus,
Langmuir untuk tiourea dan simetidin
dengan
nilai
koefisien
regresi
2
(R )
dalam air sadah di industri tekstil dengan
mendekati 1 yang menandakan bahwa
penambahan 90 ppm ion klorida pada
adsorpsi tiourea dan simetidin mengikuti
suhu 25 ºC
isoterm adsorpsi Langmuir.
Konstanta
kesetimbangan dari proses adsorpsi
k,
Parameter termodinamika untuk proses
dihitung dari titik potong dengan sumbu
adsorpsi dari isoterm adsorpsi Langmuir
Cinh /θ.
untuk inhibitor dalam air sadah di industri
Harga k
dihubungkan dengan
energi bebas adsorpsi
ΔGads, melalui
tekstil diberikan pada Tabel 2.
persamaan (5) : Tabel 2. Parameter termodinamika untuk adsorpsi tiourea dan simetidin dalam air
K
G ads 1 exp 55,5 RT
(5)
sadah di industri tekstil dengan penambahan 90 ppm ion klorida pada suhu 25 ºC
Inhibitor
K (M-1)
R2
ΔGads (kJ/mol)
Tiourea
5,55 × 105
1
-42,72
Simetidin
9,37 × 103
0,98
-32,61
27
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
adsorpsi
perhitungan menghasilkan nilai ΔHa dan
Langmuir dalam air sadah tiruan memiliki
nilai ΔSa yang lebih positif pada air sadah
harga ΔGads yang negatif dan harga k yang
yang mengandung inhibitor. Hal
Dari
tinggi.
kedua
Nilai
isoterm
ΔGads yang negatif dan
ini
mengindikasikan
adanya
tingginya harga k menandakan bahwa
penggantian
molekul
proses adsorpsi merupakan proses yang
inhibitor pada permukaan baja karbon
spontan
selama adsorpsi berlangsung. Dari kedua
dan
memiliki
karakteristik
posisi
proses air
oleh
interaksi dan kestabilan yang kuat antara
isoterm adsorpsi Langmuir
lapisan yang diserap dengan permukaan
sadah
baja. Dalam air sadah di industri tekstil
penambahan 90 ppm ion klorida memiliki
dengan penambahan 90 ppm ion klorida,
harga ΔGads yang negatif dan harga k yang
simetidin memiliki nilai energi bebas
tinggi, hal ini menandakan bahwa proses
adsorpsi yang
< -40 kJ/mol, hal ini
adsorpsi merupakan proses yang spontan
menandakan terjadinya adsorpsi secara
dan memiliki karakteristik interaksi dan
fisik.
(15)
Sedangkan untuk tiourea harga
di
industri
dalam air
tekstil
dengan
kestabilan yang kuat antara lapisan yang
energi bebas adsorpsinya > -40 kJ/mol,
diserap
yang
terjadinya
Meningkatnya harga Ea dengan adanya
kemisorpsi .(10,12). Nilai mutlak dari energi
inhibitor, dan nilai energi bebas adsorpsi
bebas adsorpsi Ι ΔGads Ι , dari tiourea dan
simetidin yang nilainya < -40 kJ/mol,
simetidin dalam kedua lingkungan air
menandakan terjadinya adsorpsi secara
sadah
bahwa
fisik. Sedangkan untuk tiourea harga
proses adsorpsi tiourea lebih mudah
energi bebas adsorpsinya > -40 kJ/mol,
dibandingkan simetidin, dengan demikian
yang
tiourea lebih efektif daripada simetidin.
kemisorpsi. Berdasarkan nilai mutlak dari
energi bebas adsorpsi
mengindikasikan
memberikan
penjelasan
tiourea
dengan
permukaan
mengindikasikan
dan
baja.
terjadinya
Ι ΔGads Ι , dari
simetidin
memberikan
penjelasan bahwa proses adsorpsi tiourea
4. SIMPULAN
lebih
mudah
dibandingkan
simetidin,
Harga energi aktivasi larutan blanko pada
dengan demikian tiourea lebih
air sadah tiruan, diperoleh harga
daripada simetidin.
Ea < 45
efektif
kJ/mol yang dapat diindikasikan bahwa laju korosi pada rentang suhu 25 ºC sampai 55 ºC tersebut dikendalikan oleh proses difusi ionik
dalam air. Hasil 28
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
DAFTAR PUSTAKA
1.Takasaki, S., Yamada, Y.,(2007)
(1991), Korosi untuk Mahasiswa
,Effects
Sains
of temperature and aggressive anions on
Dan Rekayasa, Gramedia Pustaka Utama
corrosion of carbon steel in potable
7. Butler, G., Ison, H.C.K., (1966),
water, Corros Sci ,49, 240-247.
Corrosion and Its Prevention in
2. Larson, E., Skold, R.V., (1958),
Waters,Chemical and Process
Laboratory studies relating
Engineering Series, Leonard Hill.
mineral quality of water to corrosion of
8. Bundjali, B., (2004), Konstruksi diagram potensial-pH untuk baja
steel and cast iron, Corrosion, 14, 285-288.
karbon dalam Buffer Asetat secara
3. Bundjali, B., (2000), Tinjauan
potensiodinamik eksperimental, J.
Termodinamika dan Kinetika
Matematika dan Sains, 9, 307-312.
Korosi serta Teknik-Teknik
9. Sastri, V.S., (1998), Corrosion
Pengukuran Laju Korosi,
Inhibitor Principles and Aplication,
Diktat Kuliah, ITB.
John Wiley & Sons Ltd.
4. Bundjali, B., (2005), Perilaku dan
10. Wahyuningrum, D., (2008), Sintesis
Inhibisi Korosi Baja Karbon dalam
Senyawa Turunan Imidazol dan
Larutan Buffer Asetat, Bikarbonat –
Penentuan Aktifitas Inhibisi
CO2, Disertasi , ITB. 5.El
Achouri,
M.,
Korosinya Infante,
M.R.,
Izquierdo,
Pada Permukaan Baja Karbon, Disertasi, ITB.
F., (2001), Synthesis of some cationic gemini surfactants and their
11. Surdia, T., Saito, S., (1984),
inhibitive effect on iron corrosion in
Pengetahuan Bahan Teknik,
hydrochloric acid medium, Corros
Departemen Mesin, ITB.
Sci,
43, 19-35.
6. Trethewey, K.R., Chamberlain, J.,
12. Bentiss, F., Bouanis, M., Mernari, B., 29
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
Traisnel, M., Vezin, H., Lagrene,
Sci, 49, 2315-2328
M.,(2007), Understanding the
17. Abdallah, M., Helal, A., Fouda,
adsorption of 4H-1,2,4-triazole
A.S.,
derivatives on mild steel surface in molar hidrochloric acid, Apllied
(2006), Aminopyrimidine derivatives
Surface Sci, 253 ,3696-3704
as inhibitor for corrosion of 1018
13. West, J.M., (1980), Basic Corrosion
carbon steel nitric acid solution,
and Oxidation, Second Edition,
Corros Sci, 48,1639-1654.
Ellis Horwood Limited.
18. Reffass, M., Sabot, R., Savall, C.,
14. Ergun,U., (2008), The inhibitory
Jeannin. M., (2006), Localised
effect
corrosion of carbon steel in
of bis-2,6 (3,5dimethylpyrazolyl)
NaHCO3/
pyridine on the corrosion behavior of
NaCl , Corros Sci, 48, 726-728 19. Chetoutani, A., (2006), Inhibition
mild steel in HCl solution,
of
Materials
pure iron by new synthesized
Chem and Phys, 30, 30-30.
tripyrazole derivatives in HCl
15. Fuchs, R., (2007), Inhibitory effect of
solution, Corros Sci, 48,2987-2997 20. Lukomska, A.,Smolin, S.,
non ionic surfactants of the triton-x
Sobkowski,
series on the corrosion of carbon
J., (2001), Adsorption thiourea on
steel in sulphuric acid, Chim Acta,
monocrystalline copper Electrodes,
52,
Chim Acta, 46, 3111-3117 4974-4981
21. Stankovi,Z.D., Vukovic, M.,
16. Deyab, M.A., Helal, A., Fouda,
(1996),
A.S.,
The influence of thiourea on kinetic
(2007), Effect of cationic
parameters on the cathodic and
surfactant
anodic reaction at different metals
and in organic anions on the
in
electrochemical behavior of carbon
H2SO4 solution, Chim Acta, 4686,
steel in
00066-7
formation water, Corros
30
Edisi Agustus 2014 Volume VIII No. 2
ISSN 1979-8911
22. Antonia, E., Peyerimhoff,
28. Jiang, X., Zheng Y. G., Qu, D.R.,
S.D.,(2002),
Ke,
On the relationship between
W., (2006), Effect of calcium ions
corrosion
on
inhibiting effect and molecular
pitting corrosion and inhibition
structure, chim Acta, 47,1365-1371
performance in CO2 corrosion of
23. Jovancicevic,V., Ahn, Y.S.,
N80 steel, Corros Sci, 48, 3091-3108.
Dougherti, J.,(2000) , CO2
29. Ernst, P., Newman, R.C., (2007),
corrosion inhibition by sulfur-
Explanation of the effect of high
containing organic compounds,
chloride concentration on the
Paper, NACE.
critical pitting temperature of stainless steel,
24. Chikh, Z.A, (2005), Electrochemical
Corros Sci, 49, 3705-37
and analytical study of corrosion inhibition on carbon steel in HCl medium by 1,12 bis(1,2,4,triazoly)dodecane, Corros Sci, 47, 447–459 25. Gao, B., Zhang, X., Sheng, Y., (2008), Studies on preparing and corrosion inhibition behaviour of quaternized polyethyleneimine for low carbon steel in sulfuric acid, Materials Chem and Phys, 108, 375–381 26.Hamman,
C.H.,
Hamnet,
Vielstich,
A.,
W.,(1997),
Electrochemistry, Wiley-VCH. 27.Piron, D.J., (1991), The Electrochemistry
of
Corrosion,
NACE. 31
