22 Januari 2015
Sheby Sara Sandy27 11 100 107Teknik Material dan MetalurgiITS Surabaya
Pengaruh Penambahan Ekstrak Ampas Anggur
(Vitis vinifera) dan Daun Kumis Kucing
(Orthosiphon stamineus) sebagai Green
Corrosion Inhibitor pada Baja API 5L Grade B
di Lingkungan NaCl 3,5%
Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA
Perumusan Masalah
• Bagaimana pengaruh penambahan ekstrak ampas anggur(Vitis vinifera) dengan variasi konsentrasi 0, 100, 200, 300,400, dan 500 mg/L terhadap efisiensi inhibitor pada bajaAPI 5L Grade B di Lingkungan NaCl 3,5%.
1
• Bagaimana pengaruh penambahan ekstrak daun kumiskucing (Orthosiphon stamineus) dengan variasikonsentrasi 0, 1000, 2000, 3000, 4000, dan 5000 mg/Lterhadap efisiensi inhibitor pada baja API 5L Grade B diLingkungan NaCl 3,5%.
2
• Bagaimana mekanisme inhibisi dari ekstrak ampas anggur(Vitis vinivera) dan daun kumis kucing (Orthosiphonstamineus) yang diaplikasikan sebagai inhibitor korosibaja karbon API 5L Grade B di Lingkungan NaCl 3,5%..
3
Batasan Masalah
Komposisi kimia, dimensi dan kehalusan permukaan tiap spesimen baja karbon API 5L
Grade B dianggap homogen.
Perubahan terhadap temperatur, volume larutan, dan pH larutan sepanjang penelitian
dianggap tidak mengalami perubahan.
Kecepatan fluida diabaikan.
Tujuan Penelitian
Menganalisa pengaruh penambahan ekstrak ampas anggur(Vitis vinifera) dengan variasi konsentrasi 0, 100, 200, 300, 400,dan 500 mg/L terhadap efisiensi inhibitor pada baja API 5LGrade B di Lingkungan NaCl 3,5%.
Menganalisa pengaruh penambahan ekstrak daun kumiskucing (Orthosiphon stamineus) dengan variasi konsentrasi 0,1000, 2000, 3000, 4000, dan 5000 mg/L terhadap efisiensiinhibitor pada baja API 5L Grade B di Lingkungan NaCl 3,5%.
Menganalisa mekanisme inhibisi dari ekstrak ampas anggur(Vitis vinivera) dan daun kumis kucing (Orthosiphon stamineus)yang diaplikasikan pada baja karbon API 5L Grade B.
Korosi
Korosi adalah suatu proses degradasi material danpenurunan kualitas akibat pengaruh reaksi denganlingkungannya. (Jones, 1992)
Gambar 1. Korosi dalam Pipa
Metode Pengendalian Korosi
1. Pemilihan material, berdasarkan ketahanankorosinya pada lingkungan kerja.
2. Pelapisan, yaitu membatasi permukaan denganlingkungannya.
3. Proteksi katodik, meliputi aplikasi pemberian arussearah (DC) dari sumber eksternal untuk melindungilogam dari serangan korosi.
4. Inhibitor, suatu zat kimia yang dapat mengubahlingkungan kerja dan ditambahkan dalam jumlahsedikit.
Green Inhibitor
Saat ini pengembangan terhadap green inhibitorsangat diperlukan. Inhibitor ini sangatmenguntungkan dunia industri dikarenakan harganyarelatif murah dan biodegradable.
Efektifitas inhibitor ini sangat bergantung padakomposisi kimia, struktur molekul, dan afinitasnyaterhadap permukaan logam. Inhibitor organik akanteradsorbsi sesuai dengan muatan ion-ion inhibitordan muatan permukaan.
Komposisi Kimia Buah Anggur
Kaya akan bioflavonoid terlarut dalam air(90%) yang disebut dengan Proanthocyanidins
dan termasuk ke dalam family flavonoid.
Proanthocyanidins memiliki aktivitasantioksidan yang kuat. Aktivitas anti-oksidatifnya dua puluh kali lebih lebih kuat dari VitaminC dan Vitamin E.
Struktur Proanthocyanidin padaEkstrak Kulit Vitis vinifera
Komposisi Kimia Daun Kumis Kucing
Kandungan kimia orthosiponspicatus mengandung alkaloid,saponin, flavonoida, dan polifenol(Hutapea, 1993).
Bahan Penelitian
Material• Baja API 5L Grade B
Larutan Elektrolit• 3,5% NaCl
Inhibitor• Ekstrak Ampas Anggur• Ekstrak Daun Kumis Kucing
Preparasi Larutan 3,5% NaCl
Padatan NaClNaCl Ditimbang sebanyak 35,24
gram
Dimasukkan ke dalam labu ukur
1000 ml dan diencerkan
dengan aquades sampai tanda batas 1000 ml
Larutan 3,5 % NaCl
Memotongspesimen dengandimensi 20x20x3
mm
Spesimen dibor dengan diameter mata bor 3 mm
Menghaluskan permukaan
dengan kertas gosok hingga
rata dan bersih pada semua
sisinya
Preparasi Spesimen Weight Loss
• Pemotonganspesimen dengandimensi Ø 10 mm x3 mm
1
• Disambungdengan kawattembaga yangtidak tereksposlingkungan yangdibungkusdengan selangplastik.
2• Spesimen di
mouldingdenganresin epoksikemudiandihaluskandengankertasgosokhinggagrade 1000
3
Preparasi Spesimen Uji EIS
Daun kumis kucing dan
ampasanggur
dikeringkan
Haluskandaunkumis
kucing danampasanggur
yang telahkering
Ekstrak dengan metode
refluks selama 90 menit dengan
pelarut etanol pada
temperature 600C
Hasil ekstrak di
saring sehingga di dapatkan larutan ekstrak
Hasilpenyaringan
diuapkan dengancara dipanaskan selama 10 jam
untukmendapatkanekstrak daun
kumis kucing danampas anggur
Preparasi Inhibitor
Pengujian FTIR dilakukan untukmengetahui gugus fungsionalpada ekstrak ampas anggurmaupun daun kumis kucing danuntuk mengetahui apakahkedua inhibitor tersebut dapatteradsorpsi pada permukaanlogam untuk memberikanperlindungan terhadap korosi.
Pengujian FTIR
Mengetahui besaran laju korosi (mpy) padasuatu material berdasarkan penguranganberat awal dan berat akhir.
Serta efisiensi inhibitor yang menunjukkan prosentase penurunan laju korosi akibat penambahan inhibitor.
Pengujian Weight loss
Suatu metode untuk menganalisis responsuatu elektroda terkorosi terhadap suatusinyal potensial AC pada amplituderendah dari rentang frekuensi yang sangatlebar. EIS digunakan untuk menentukanparameter kinetika elektrokimiaberkaitan dengan unsur-unsur listrikseperti tahanan, R, kapasitansi, C, daninduktansi, L. Dari hasil pengujian EISdapat diketahui mekanisme inhibisi antarmuka logam dengan inhibitor.
Pengujian EIS
Pengujian Spektrometer
Unsur Komposisi (%)
C 0,19526
Si 0,18809
Mn 0,37488
P 0,01538
S 0,01252
Cu 0,01259
Ni 0,02316
Cr 0,04622
Mo 0,00913
Al 0,00122
Fe 99,122
Identifikasi komposisi kimiapada baja API 5L grade B.
JIS G 1253 : 2002.
Low carbon steel, kadarkarbon kurang dari 0,30%.
Pengujian UV-Vis
Overlaid Spectra pada Inhibitor Daun Kumis KucingOverlaid Spectra pada Inhibitor Ampas Anggur
Gram Sample Absorbansi % Flavonoid
1,0050 0,081981 0,102
1,0247 0,082196 0,100
Rata-rata 0,101
Gram Sample Absorbansi % Flavonoid
1,0939 0,46675 0,533
1,0907 0,46691 0,535
Rata-rata 0,534
Ampas Anggur Kumis Kucing
Pengujian Weight Loss
0
1
2
3
4
5
6
7
0 100 200 300 400 500
Laju
Korosi
(m
py
)
Konsentrasi Inhibitor (mg/L)
144 jam
288 jam
432 jam
576 jam
720 jam
0
10
20
30
40
50
60
70
0 100 200 300 400 500
Efi
sien
si I
nh
ibis
i (%
)
Konsentrasi Inhibitor (mg/L)
144 jam
288 jam
432 jam
576 jam
720 jam
Laju korosi terendah terletakpada penambahan inhibitorsebesar 400 mg/L denganlama waktu perendamanspecimen adalah 720 jamyaitu sebesar 1,4826 mpy
efisiensi tertinggi padapenambahan inhibitorampas anggur adalah 400mg/L dengan lama waktuperendaman adalah 720 jamsebesar 60,49%
Ampas Anggur
Pengujian Weight Loss
Ampas Anggur
Konsentrasi
(mg/L)
Surface Coverage
(θ)
Kads Energi Bebas Adsorbsi (kJ/mol K)
0 0 0 0
100 0,1479 0,001736 -5,79699
200 0,2749 0,001896 -5,57857
300 0,2958 0,0014 -6,32995
400 0,4684 0,002203 -5,20675
500 0,4274 0,001493 -6,1706
Langmuir adsorption isotherm. Menurut Taleb Ibrahim (2011), nilai energibebas adsorpsi yang kurang dari -20 kJ/ molmengindikasikan terjadi adsorpsi fisik padapermukaan logam. Sedangkan apabilanilainya lebih dari -40 kJ/mol, prosesadsorpsinya melibatkan transfer atausharing dari molekul inhibitor kepadapermukaan logam untuk membentuk ikatankoordinat. Artinya proses adsorpsi yangterjadi berjalan secara kimiawiDapat disimpulkan bahwa adsorpsi secara
fisik terjadi pada permukaan logamdikarenakan nilai energy bebas adsorbsirata-rata kurang dari 20 kJ/mol K. Adsorpsisecara fisik ini bersifat reversible sehinggadapat dikatakan sebagai adsorpsi yangbersifat lemah. Sedangkan tanda negativepada nilai energy bebas adsorpsimengindikasikan bahwa reaksi terjadi secaraspontan.
Pengujian Weight Loss
disimpulkan bahwa laju korositerendah adalah saatpenambahan inhibitor dengankonsentrasi 3000 mg/L denganlama waktu perendaman adalah720 jam dengan laju korosisebesar 0,3432 mpy
efisiensi tertinggi padapenambahan inhibitorampas anggur adalah 3000mg/L dengan lama waktuperendaman adalah 720 jamsebesar 90,08%
Kumis Kucing
0
1
2
3
4
5
6
7
0 1000 2000 3000 4000 5000
La
ju K
orosi
(m
py
)
Konsentrasi Inhibitor (mg/L)
144 jam
288 jam
432 jam
576 jam
720 jam
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1000 2000 3000 4000 5000
Efi
sien
si I
nh
ibis
i (%
)
Konsentrasi Inhibitor (mg/L)
144 jam
288 jam
432 jam
576 jam
720 jam
Pengujian Weight Loss
Kumis Kucing
Langmuir adsorption isotherm.
Disimpulkan bahwa adsorpsi yang terjadipada permukaan baja API 5L grade Bdengan penambahan inhibitor daunkumis kucing adalah adsorbsi secarafisik. Hal ini dibuktikan dari nilai energybebas adsorbsi rata-ratanya kurang dari -20 kJ/mol K. Kemudian reaksi yang tejadimerupakan reaksi spontan dan bersifatreversible
Konsentrasi
(mg/L)
Surface Coverage
(θ)Kads
Energi Bebas
Adsorbsi (kJ/mol K)
0 0 0 0
1000 0,7060 0,002401 -4,99314
2000 0,6712 0,001021 -7,11287
3000 0,8301 0,001629 -5,95521
4000 0,7510 0,000754 -7,8631
5000 0,6675 0,000402 -9,42446
Pengujian Polarisasi
Ampas Anggur
-0.65 -0.60 -0.55 -0.50 -0.45 -0.40
-7.0
-6.5
-6.0
-5.5
-5.0
-4.5
-4.0
-3.5
-3.0
Log C
urr
ent (A
m-2)
Potential (Volt)
0 mg/L
400 mg/L
Diketahui nilai Ecor padapenambahan inhibitor ampasanggur lebih positif dibandingkantanpa inhibitor dimana selisihnyasebesar 25,87 mV. Dengandemikian inhibitor ini cenderungmengarah pada polarisasi katodik.Menurut Ying Yan (2008), inhibitordapat dikategorikan anodik ataukatodik jika potensial korosibergeser lebih dari 85 mV terhadappotensial korosi tanpa inhibitor[a].Jadi, dapat disimpulkan bahwainhibitor ampas anggur termasukmixed inhibitor karena memilikiselisih potensial korosi tidakmelebihi 85 mV
Pengujian Polarisasi
Kumis Kucing
Nilai Ecor dari penambahaninhibitor ini jauh lebih negatifdaripada tanpa inhibitor, dimanaselisihnya sebesar 126,75 mV.Menurut Ying Yan (2008), inhibitordapat dikategorikan anodik ataukatodik jika potensial korosibergeser lebih dari 85 mV terhadappotensial korosi tanpa inhibitor[a].Dari pernyataan sebelumnyadisimpulkan bahwa inhibitor initergolong anodic atau katodik.
-0.75 -0.70 -0.65 -0.60 -0.55 -0.50 -0.45 -0.40
-7.0
-6.5
-6.0
-5.5
-5.0
-4.5
-4.0
-3.5
-3.0
Lo
g C
urr
en
t (A
m-2)
Potential (Volt)
3000 mg/L
0 mg/L
Pengujian EIS
Ampas Anggur
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Z i
m (
Oh
m)
Z re (Ohm)
0 mg/L
400 mg/L
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Z i
m (
Oh
m)
Z Re (Ohm)
0 Mg/L
400 Mg/L
Fitting 400 Mg/L
Fitting 0 Mg/L
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Z i
m (
Oh
m)
Z re (Ohm)
Nyquist 0 mg/L
Fitting 0 mg/L
Nyquist 400 mg/L
Fitting 400 mg/L
Hasil Pengujian
Electrochemical Circle Fit
Fit & Simulation
Pengujian EIS
Ampas Anggur
ParameterKonsentrasi Penambahan
Inhibitor0 mg/L 400 mg/L
Rs (Ω) -57,547 -56,245
Rp (Ω) 82,71 96,016
Q (nF) 6,7327 5,801
Parameter
Konsentrasi Penambahan
Inhibitor
0 mg/L 400 mg/L
Rs (Ω) -58,167 -933,75
Rp (Ω) 85,491 986,85
L (H) 2,03 x 10-6 0,00203
Q (Mho) 4,47 x 10-10 3,27 x 10-9
C (F) 0.009186 1.1 x 105
Parameter ElektrokimiaElectrochemical Circle Fit
Parameter Elektrokimia Fit & Simulation
Nilai tahanan polarisasi tergantung padalapisan pasif yang terbentuk di permukaanlogam. Berdasarkan pengujian FTIR diketahuisenyawa-senyawa organic dari ampas angguryang terdapat pada permukaan baja API 5Lgrade B. Senyawa fenol O-H bersifat hidrofiliktersebut berikatan dengan ion negative padalarutan sehingga Fe tidak berikatan dengan ionnegative. Sedangkan senyawa CH3 (tergolongikatan C-H) yang bersifat hidrofobik berikatandengan Fe, sehingga ketika ada ion negatifdalam larutan tidak jadi berikatan dengan Fekarena sifatnya tersebut. Untuk senyawa C=Odan C-Cl teradsorbsi ke permukaan sehinggamembentuk lapisan proteksi untuk melindungipermukaan logam. Semakin tebal lapisan yangterbentuk, maka nilai tahanan transfer muatan(Rp) juga semakin besar
Pengujian EIS
Ampas Anggur
Equivalent Cirkuit
Rp adalah tahanan transfer muatan yangmenggambarkan pada saat logam berinteraksidengan larutan elektrolit dan terjadi pelarutanion-ion logam. Rp diperoleh dari perbedaanimpedansi pada frekuensi rendah dan frekuensitinggi (diameter semi-lingkar kurva). Rpberkaitan dengan perpindahanelektron, semakin cepat elektron berpindahmaka tahanan akan semakin kecil dan lajukorosi semakin meningkat. Atausebaliknya, semakin lambat elektron berpindahmaka tahanan akan semakin besar dan lajukorosi semakin menurun. Nilai Rp merupakanukuran transfer elektron pada permukaan logamyang secara proporsional kebalikan dari aruskorosi (I0). Sedangkan Q (constant phaseelement) berperan sebagai kapasitor dalamrangkaian ini. Permukaan yang tidak rata akanmenyebabkan kapasitas double layer munculsebagai Q
Pengujian EIS
Kumis Kucing
Hasil Pengujian
Electrochemical Circle Fit
Fit & Simulation-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120
-100
102030405060708090
100110120130
Z i
m (
Oh
m)
Z Re (Ohm)
0 mg/L
3000 mg/L
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120-10
0102030405060708090
100110120130
Z i
m (
Oh
m)
Z Re (Ohm)
0 mg/L
3000 mg/L
Fitting 3000 mg/L
Fitting 0 mg/L
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120-10
0102030405060708090
100110120130
Z i
m (
Oh
m)
Z re (Ohm)
Nyquist 0 mg/L
Fitting 0 mg/L
Nyquist 3000 mg/L
Fitting 3000 mg/L
Pengujian EIS
Kumis Kucing
Parameter ElektrokimiaElectrochemical Circle Fit
Parameter Elektrokimia Fit & Simulation
Nilai Rp saat penambahan inhibitor jauh lebihbesar dibandingkan tanpa inhibitor. Oleh karenatahanan polarisasinya besar, maka lajukorosinya akan menurun. Selain itu, padasurface logam juga akan terbentuk lapisan pasif.Berdasarkan pengujian FTIR pada inhibitor daunkumis kucing terhadap logamnya, terdapatsenyawa fenolik O-H yang bersifat hidrofilik.Senyawa ini menjadikan Fe tidak berikatandengan ion-ion negative yang ada dalam larutan,karena senyawa tersebut yang akan berikatandengan ion negative.
ParameterKonsentrasi
Penambahan Inhibitor0 mg/L 3000 mg/L
Rs (Ω) -57,547 -40,56
Rp (Ω) 82,71 133,49
Q (nF) 6,7327 4,1666
ParameterKonsentrasi
Penambahan Inhibitor0 mg/L 3000 mg/L
Rs (Ω) -58,167 -82,98
Rp (Ω) 85,491 181,29
L (H) 2,03 x 10-6 1,45 x 10-5
Q (Mho) 4,47 x 10-10 2,44 x 10-10
C (F) 0,009186 1,1 x 105
Equivalent Circuit
Kesimpulan
1. Penambahan inhibitor ampas anggur (Vitis vinifera)dapat menurunkan laju korosi baja API 5L grade Bdengan efisiensi maksimal sebesar 60,49% padakonsentrasi inhibitor 400 mg/L.
2. Penambahan inhibitor daun kumis kucing(Orthosiphon stamineus) dapat menurunkan lajukorosi baja API 5L grade B dengan efisiensimaksimal sebesar 90,08% pada konsentrasi inhibitor3000 mg/L.
3. Mekanisme inhibisi dari inhibitor ampas anggur (Vitis
vinifera) dan daun kumis kucing (Orthosiphon
stamineus) adalah transfer muatan dengan tipeproteksi physical adsorbtion menurut teori Langmuiradsorbtion isotherm.
Saran
1. Perlu adanya variasi temperatur dan agitasi padapengujian selanjutnya untuk melihat kinerja inhibitorpada aplikasi yang sebenarnya.
2. Diperlukan karakterisasi lebih lanjut untuk melihatproduk korosi yang terbentuk pada permukaan logamyang telah diberi inhibitor maupun yang tidak diberiinhibitor.
Top Related