EFISIENSI INHIBITOR SENYAWA PURIN TERHADAP LAJU KOROSI BAJA SS 304 DALAM LARUTAN ASAM DENGAN ADANYA ION I -

Transkripsi

1 Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 212 ISBN : Surabaya, 25 Pebruari 212 EFISIENSI INHIBITOR SENYAWA PURIN TERHADAP LAJU KOROSI BAJA SS 34 DALAM LARUTAN ASAM DENGAN ADANYA ION I - EFFICIENCY OF PURINES INHIBITOR ON CORROSION RATE OF SS 34 STEEL IN ACID SOLUTION WITH I - ION Kartika Anoraga M. 1, Harmami 2 1,2 Jurusan Kimia, FMIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember harmami@chem.its.ac.id Abstrak-Telah dilakukan kajian terhadap efisiensi inhibitor senyawa purin terhadap korosi baja SS 34 dalam larutan 1 M HCl dengan metoda gravimetri dan polarisasi potensiodinamik. Senyawa purin yang digunakan adalah senyawa hasil kondensasi asam formamida. Inhibitor senyawa purin ditambahkan ke dalam media korosi 1 M HCl dengan variasi konsentrasi 3 15 ppm. Hasil menunjukkan bahwa efisiensi inhibisi korosi meningkat dengan peningkatan konsentrasi inhibitor senyawa purin, dengan penurunan laju korosi dari 4,41 mmpy tanpa inhibitor menjadi 3,4 mmpy dengan penambahan 15 ppm inhibitor. Adanya 1,x1-4 M ion I - yang ditambahkan dalam media 1 M HCl dengan konsentrasi 15 ppm inhibitor senyawa purin, telah memberikan efek sinergis dengan peningkatan efisiensi dari 77,14% menjadi 92,1% dan penurunan laju korosi dari 3,4 mmpy menjadi 2,96 mmpy. Abstract.Efficiency of purines inhibitor on corrosion rate of SS 34 steel in 1 M HCl solution was studied using gravimetric method and polarization measurement. Purines used were the product from the condensation of formamide. Purines added into corrosion media of 1 M HCl with variation of inhibitor concentration from 3 15 ppm. The result showed that inhibition efficiency increased by increasing the inhibitor concentration with decreasing corrosion rate from 4.41 mmpy without inhibitor, become 3.4 mmpy with 15 ppm inhibitor. I - ion of 1.x1-4 M concentration was added into 1 M HCl solution with 15 ppm inhibitor and gave synergic effect showed by increasing efficiency from 77.14% to 92.1% and the corrosion rate decreased from 3.4 mmpy to 2.96 mmpy. Kata kunci: Inhibisi korosi, baja SS 34, ion I -, senyawa purin PENDAHULUAN Baja stainless steel tipe 34 (SS tipe 34) ini sering digunakan dalam industri karena memiliki sifat mekanik berupa kekuatan dan keuletan yang baik, harganya relatif murah, dan memiliki resistensi/ketahanan yang baik terhadap korosi (Fouda, 29). Ketahanan korosi SS 34 disebabkan adanya lapisan pasif dari krom oksida pada permukaan baja. Namun demikian, dalam proses industri, baja SS 34 sering mengalami proses pickling atau pencucian dengan asam (biasanya asam sulfat atau asam klorida) sehingga lapisan pasif tidak bisa terbentuk. Dalam larutan asam, baja SS 34 yang memiliki kandungan minimal 18% Cr akan mengalami pelarutan dan tidak dapat membentuk lapisan pasifnya dan baja akan mengalami korosi. Salah satu cara yang sering digunakan untuk mengatasi korosi baja SS dalam proses pickling adalah dengan menambahkan inhibitor. Inhibitor organik yang dapat digunakan untuk menghambat korosi baja dalam media asam merupakan senyawa organik yang memiliki atom elektronegatif seperti S, N, O atau yang banyak mengandung senyawa N-heterosiklik (Asan, 25). Salah satu inhibitor organik yang telah digunakan untuk menghambat korosi baja SS 34 dalam media asam adalah isatin (Harmami dan Adrian Gunawan, 21). Penambahan ion thiosianat ke dalam media asam dengan adanya inhibitor isatin telah terbukti mempunyai efek yang sinergis dan dapat meningkatkan efisiensi inhibisi (Harmami dan Putri, 211). Namun demikian isatin bersifat toksik, sehingga dalam penelitian ini digunakan senyawa organik yang lebih ramah lingkungan, yaitu senyawa purin. Purin dan turunannya telah banyak digunakan untuk inhibisi korosi, antara lain pada: korosi Cu dalam NaCl (Scendo, 27), korosi baja lunak dalam HCl (Yan dkk, 28) dan korosi cold rolled steel (CRS) dalam HCl (Li dkk, 29). Dalam penelitian ini, senyawa purin hasil kondensasi asam formamida digunakan sebagai inhibitor korosi SS 34 dalam media asam dan ditambahkan ion I - dengan tujuan C - 251

2 Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 212 ISBN : Surabaya, 25 Pebruari 212 untuk meningkatkan efisiensi inhibisi dari inhibitor tersebut. METODE PENELITIAN Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: seperangkat alat gelas, neraca analitis dan potensiostat tipe PGS 21 T dengan sistem 3 elektroda. Elektroda pembanding adalah tipe calomel (SCE), elektroda bantu berupa platina dan elektroda kerja adalah spesimen baja berbentuk silinder. Bahan yang digunakan meliputi: Baja SS 34 yang berbentuk lembaran dengan ketebalan,1 cm dipersiapkan untuk metode pengurangan berat dan polarisasi. Untuk metode pengurangan berat, baja dipotong persegi dengan ukuran 3x3 cm. Sedangkan untuk metode polarisasi, baja dipotong silinder dengan diameter 1,4 cm. Permukaan baja yang telah dipotong, kemudian digosok dengan kertas ampelas grade 5 dan 1 secara berturut-turut, lalu dicuci dengan aquabidest dan aseton, dan terakhir dikeringkan. Bahan untuk media korosi adalah HCl dengan variasi konsentrasi purin 3 15 ppm dengan dan tanpa penambahan 1,x1-4 M ion I - (dari KI). PROSEDUR Metode Pengurangan Berat Spesimen baja SS 34 yang telah dipersiapkan untuk metode pengurangan berat mulamula ditimbang dan dicatat berat awalnya. Baja kemudian direndam masing-masing pada media pengkorosi selama 3 jam pada suhu kamar. Setelah proses perendaman, baja dicuci dengan aquabidest dan aseton secara berturut-turut lalu dikeringkan dan ditimbang berat akhirnya. Perlakuan ini dilakukan secara truplo. Perhitungan Efisiensi inhibisi dilakukan saat akhir keseluruhan proses metode ini. Efisiensi inhibisi dihitung dengan menggunakan persamaan 1. EI = 1% (1) dimana w adalah pengurangan berat baja dalam larutan uji tanpa inhibitor, dan w i adalah pengurangan berat baja dalam larutan uji dengan inhibitor tanpa dan dengan penambahan ion I - 1,x1-4 M. Pengukuran fraksi dari permukaan baja yang dilapisi oleh molekul adsorben (θ) dapat dihitung dengan persamaan: θ = (2) Metode Polarisasi Potensiodinamik Metode ini dilakukan untuk mengetahui nilai parameter korosi (arus korosi, potensial korosi, konstanta Tafel katodik dan anodik). Elektroda kerja, elektroda bantu, dan elektroda pembanding dirangkai menjadi suatu sel dengan larutan elektrolit dari media pengkorosi yang telah dibuat. Kemudian sistem tersebut dihubungkan dengan potensiostat dan komputer untuk membaca data yang diperoleh. Metode polarisasi dilakukan pada suhu kamar. Efisiensi inhibisi (EI) dihitung menggunakan persamaaan 3. EI = 1% (3) dimana I o merupakan densitas arus korosi pada media pengkorosi tanpa inhibitor dan I i pada media pengkorosi dengan inhibitor. HASIL DAN PEMBAHASAN Metode Pengurangan Berat Metode pengurangan berat merupakan metode yang sederhana untuk menentukan laju korosi dan efisiensi inhibisi. Pengurangan berat tersebut terjadi karena logam larut menjadi keadaan teroksidasinya akibat reaksi kimia antara logam dengan lingkungannya. Pada metode ini akan diperoleh hasil berupa selisih pengurangan berat dari baja SS 34 dalam larutan uji tanpa dan dengan penambahan inhibitor berupa senyawa purin hasil kondensasi formamida. Hasil ini secara langsung dapat digunakan untuk menentukan nilai efisiensi inhibisinya. Hasil inhibisi Korosi Baja SS 34 tanpa dan dengan Senyawa Purin Hubungan antara konsentrasi inhibitor dengan pengurangan berat spesimen yang telah direndam selama 3 jam pada suhu kamar dalam larutan HCl 1 M dan dengan variasi konsentrasi inhibitor ditunjukkan pada Tabel 1. Pada Tabel 1, terlihat bahwa semakin besar konsentrasi inhibitor yang ditambahkan pada range 3 15 ppm, efisiensi inhibisinya (%EI) dan fraksi pelingkupan permukaan baja (θ) semakin besar. Hal tersebut berarti bahwa semakin besar konsentrasi inhibitor pada range 3-15 ppm maka laju korosi baja SS 34 semakin menurun. Berdasarkan data pada Tabel 1, diperoleh bahwa efisiensi inhibisi (%EI) terbesar pada C - 252

3 Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 212 ISBN : Surabaya, 25 Pebruari 212 penelitian ini adalah 77,14% pada konsentrasi inhibitor 15 ppm dari range 3 15 ppm. Data tersebut juga menunjukkan bahwa efisiensi inhibisi berbanding lurus dengan fraksi pelingkupan (θ) permukaan logam oleh molekul inhibitor. Lapisan adsorpsi yang terbentuk pada permukaan logam menunjukkan adanya suatu lapisan pembatas antara media pengkorosi dengan permukaan logam secara langsung sehingga dapat menurunkan laju korosi. Fraksi dari permukaan yang dilapisi oleh molekul inhibitor tertinggi diperoleh pada konsentrasi 15 ppm dengan nilai,7714. Tabel 1. Data efisiensi inhibisi dalam larutan uji dengan metode pengurangan berat Konsentrasi EI 39,59 51,86 58,55 7,26 77,14 θ,3959,5186,5855,726,7714 Berdasarkan hasil %EI pada Tabel 1, maka diperoleh pola inhibisi inhibitor pada baja SS 34. Pola inhibisi tersebut ditunjukkan pada Gambar 1. Efisiensi Inhibisi Gambar 1. Grafik hubungan efisiensi inhibisi dengan variasi konsentrasi inhibitor Pola yang diperoleh pada penelitian ini, menunjukkan pola yang sama dengan penelitian Scendo a, 27, dimana efisiensi inhibisi meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi inhibitor (purin) pada tembaga dalam larutan NaCl 1 M, dengan %EI terbesarnya adalah 76% pada konsentrasi purin 1x1-2 M. Hasil ini juga memiliki pola yang sama dengan 2 penelitian Scendo yang menggunakan turunan purin berupa adenin sebagai inhibitor pada tembaga dalam larutan NaCl 1 M dan larutan Na 2 SO 4,5 M. Hasilnya menunjukkan bahwa adenin efektif menurunkan laju korosi pada tembaga dalam kedua larutan tersebut (Scendo b, 28). Hasil Inhibisi Korosi Baja SS 34 Dengan Senyawa Purin Dan Penambahan Ion I - Penelitian ini juga dilakukan dengan menambahkan ion I - (dari larutan KI) pada variasi konsentrasi inhibitor dari 3 15 ppm dalam larutan uji. Tujuannya adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan ion I - tersebut pada proses inhibisi korosi baja SS 34 dengan senyawa purin. Data efisiensi inhibisi dengan penambahan ion I - 1,x1-4 M pada variasi konsentrasi inhibitor dalam larutan uji dengan metode pengurangan berat ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2. Data efisiensi inhibisi dalam larutan uji dengan penambahan ion I - 1,x1-4 M Konsentrasi Inhibitor (ppm) EI - 89,3 89,77 9,33 91,8 92,1 Tabel 2 menunjukkan pola yang sama dengan larutan uji tanpa penambahan ion I - (Tabel 1). Kedua tabel tersebut menunjukkan bahwa efisiensi inhibisinya meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi inhibitor (3 15 ppm) baik tanpa maupun dengan penambahan ion I - sebesar 1,x1-4 M. Berdasarkan data pada Tabel 2, terlihat bahwa semakin besar konsentrasi inhibitor dari 3 15 ppm dengan penambahan ion I - 1,x1-4 M mengakibatkan efisiensi inhibisinya semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan ion I - meningkatkan efisiensi inhibisi inhibitor pada baja SS 34 dalam larutan uji. Namun pengurangan berat rata-rata baja SS 34 memiliki selisih yang kecil dengan bertambahnya konsentrasi inhibitor. Hal tersebut dapat terjadi karena konsentrasi ion I - yang ditambahkan tetap. Pola efisiensi inhibisi tanpa dan dengan penambahan ion I - dapat dilihat pada Gambar 2. Pola yang sama juga ditunjukkan pada penelitian Rehim, (28), yang menggunakan turunan purin berupa adenin. Pada penelitian ini, ion I - yang ditambahkan sebesar,5 M dan,1 M pada larutan asam sulfat 4 M dengan adenin sebagai inhibitor pada low carbon steel (LCS) juga meningkatkan efisiensi inhibisinya. θ -,893,8977,933,918,921 C - 253

4 Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 212 ISBN : Surabaya, 25 Pebruari 212 Efisiensi Inhibisi tanpa I- dengan I- Gambar 2. Grafik hubungan Efisiensi Inhibisi dengan variasi konsentrasi inhibitor Metode Polarisasi Potensiodinamik Metode polarisasi potensiodinamik bertujuan untuk mengetahui seberapa besar arus korosi (I kor ), potensial korosi (E kor ), dan konstanta tafel anodik dan katodik (β a dan β c ) dari baja SS 34 dalam larutan uji tanpa dan dengan penambahan inhibitor serta dengan inhibitor yang ditambahkan ion I -. Parameter korosi tersebut dapat diperoleh dengan cara menggunakan ekstrapolasi tafel dari hasil polarisasi. Hasil yang diperoleh dari metode ini adalah berupa kurva polarisasi katodik dan anodik baja SS 34 dalam larutan uji. Hasil Inhibisi Korosi Baja SS 34 Tanpa dan dengan Senyawa Purin serta dengan Senyawa Purin yang ditambahkan ion I - Kurva polarisasi katodik dan anodik baja SS 34 dalam larutan HCl 1 M tanpa dan dengan penambahan inhibitor serta dengan inhibitor yang ditambahkan ion I - ditunjukkan pada Gambar 3, 4 dan 5. Gambar 3 dan 4 menunjukkan arus yang dihasilkan pada proses polarisasi semakin menurun seiring dengan bertambahnya konsentrasi inhibitor dari 3 ppm sampai 15 ppm. Hasil ini mengindikasikan bahwa inhibitor dapat menginhibisi laju korosi baja SS 34 secara efektif dengan bertambahnya konsentrasi inhibitor sampai pada konsentrasi 15 ppm. Sedangkan, pada konsentrasi tersebut menghasilkan arus korosi terkecil akibat adsorpsi molekul inhibitor terjadi pada sisi aktif permukaan logam sehingga memperlambat proses korosinya. Hasil dari kurva polarisasi tersebut menunjukkan pola yang sama dengan metode pengurangan beratnya, yaitu pada konsentrasi inhibitor yang semakin besar pada range 3 15 ppm diperoleh efisiensi inhibisi yang semakin besar pula. Gambar 5 menunjukkan arus yang dihasilkan dengan penambahan ion I - 1,x1-4 M dalam larutan HCl 1 M dengan konsentrasi inhibitor 15 ppm menurun jika dibandingkan dengan tanpa penambahan I - pada konsentrasi yang sama. Penurunan arus ini menunjukkan bahwa proses inhibisi senyawa purin yang ditambah ion I - lebih efektif untuk mengurangi laju korosi baja SS 34 dalam larutan HCl 1 M dari 3,4 mmpy menjadi 2,96 mmpy. Hasil ini menunjukkan pola yang sama dengan metode pengurangan beratnya, yaitu ion I - yang ditambahkan menyebabkan efisiensi inhibisinya semakin besar dengan efisiensi inhibisi terbesar diperoleh pada konsentrasi inibitor sebesar 15 ppm. Parameter korosi baja SS 34 di dalam larutan HCl 1 M tanpa dan dengan variasi konsentrasi inhibitor serta dengan adanya ion I - pada konsentrasi inhibitor sebesar 15 ppm ditunjukkan pada Tabel 3. Berdasarkan Tabel 3 dapat ditarik hubungan antara konsentrasi larutan uji yang digunakan dengan laju korosi yang diperoleh (r). Hubungan tersebut ditunjukkan pada Gambar 6. Potensial (E) mv Gambar 3. Kurva polarisasi baja SS 34 dalam larutan: (1) HCl 1 M, (2) HCl 1 M dengan senyawa purin 3 ppm, (3) HCl 1 M dengan senyawa purin 6 ppm Gambar 4. Kurva polarisasi baja SS 34 dalam larutan: (4) HCl 1 M dengan senyawa purin 9 ppm, (5) HCl 1 M dengan senyawa purin 12 ppm, (6) HCl 1 M dengan senyawa purin 15 ppm Potensial (E) mv C - 254

5 Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 212 ISBN : Surabaya, 25 Pebruari 212 Potensial (E) mv Gambar 5. Kurva polarisasi baja SS 34 dalam larutan: (6) HCl 1 M dengan senyawa purin 15 ppm tanpa KI 1,x1-4 M dan (7) HCl 1 M dengan senyawa purin 15 ppm dengan KI 1,x1-4 M Tabel 3. Parameter korosi baja SS 34 dalam larutan uji Konsentrasi inhibitor (ppm) Laju korosi (mmpy) I kor (µa/cm 2 ) β c (mv) β a (mv) r (mmpy) 424,56-269,4 1222,2 4, ,93-259,4 984,3 4, ,57-266,4 788,2 3, ,85-212,3 63,8 3, ,19-29,5 659,6 3, ,57-26,8 586,7 3, I - 1,x1-4 M 285,12-25,8 665,5 2,96 Gambar 6. Hubungan antara konsentrasi inhibitor dengan laju korosi (r) Berdasarkan Gambar 6 tersebut terlihat bahwa baja SS 34 yang mengandung 18% Cr dalam larutan HCl 1 M masih dapat mengalami korosi dengan laju korosi sebesar 4,41 mmpy. Penambahan inhibitor dari 3 15 ppm, menunjukkan laju korosinya semakin menurun, dengan laju korosi paling rendah diperoleh pada konsentrasi inhibitor sebesar 15 ppm. Hal ini, menunjukkan bahwa pada 7 6 konsentrasi tersebut terjadi proses inhibisi yang lebih efektif dibandingkan konsentrasi inhibitor 3 12 ppm. Laju korosi baja SS 34 dalam larutan HCl 1 M dengan adanya inhibitor yang ditambahkan pada range 3 15 ppm menurun dari 4,41 mmpy menjadi 3,4 mmpy. Data konstanta tafel anodik (βa) dan katodik (βc) yang ditunjukkan pada Tabel 3 juga tidak beraturan. Data ini dapat dilihat dengan naik turunnya βa dan βc, seiring dengan meningkatnya konsentrasi inhibitor dari 3 15 ppm. Nilai βa yang tidak beraturan mengindikasikan bahwa adsorpsi yang terjadi pada permukaan logam adalah fisisorpsi. Fisisorpsi ini menandakan ikatan yang terjadi antara inhibitor dengan permukaan logam dapat putus dan terikat kembali. Sedangkan nilai βc yang tidak beraturan menunjukkan bahwa inhibitor kurang optimal untuk menurunkan reaksi katodik pada logam. Namun, berdasarkan kurva polarisasinya terlihat bahwa inhibitor berupa senyawa purin dapat mempengaruhi reaksi anodik dan katodiknya (terlihat dari pergeseran kurva polarisasi dengan inhibitor) sehingga senyawa purin termasuk inhibitor campuran. Hasil yang diperoleh pada penelitian ini, memiliki pola yang sama dengan penelitian Yan, dkk (29). Kurva polarisasi hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa senyawa-senyawa purin yang digunakan (adenin, guanin, 2,6-diaminopurin, 6- thioguanin, 2,6-dithiopurin) termasuk inhibitor campuran karena mempengaruhi reaksi anodik dan katodiknya. Selain itu, kurva polarisasinya juga menunjukkan nilai E kor, β a dan β c yang tidak beraturan. Sedangkan nilai I kor menurun dengan adanya senyawa-senyawa purin tersebut sehingga laju korosinya semakin turun dengan meningkatnya konsentrasi senyawa-senyawa purin. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa baja SS 34 yang mengandung 18 % Cr masih dapat mengalami korosi pada larutan HCl 1 M dengan laju korosi sebesar 4,41 mmpy. Penambahan inhibitor berupa senyawa purin pada variasi konsentrasi 3 15 ppm dalam larutan HCl 1 M dapat menurunkan laju korosi baja SS 34 hingga 3,4 mmpy. Sedangkan penambahan ion I - (dari larutan KI) sebesar 1,x1-4 M terhadap larutan HCl 1 M dengan adanya inhibitor menyebabkan laju korosi baja SS 34 semakin menurun hingga 2,96 mmpy, sehingga efisiensi inhibisinya meningkat dibandingkan efisiensi inhibisi tanpa adanya penambahan ion I - C - 255

6 Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 212 ISBN : Surabaya, 25 Pebruari 212 dengan nilai %EI meningkat dari 77,14 % menjadi 92,1 %. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih kami berikan kepada BATAN di Babarsari Jogjakarta yang telah memberikan ijin penggunaan fasilitas alat Potensiostat, sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik. DAFTAR PUSTAKA Asan, A., M. Kabasakaloglu, M. Isiklan, Z. Kilic, 28, Corrosion inhibition of brass in presence of terdentate ligands in chloride solution, Corrosion Science, vol.47, p Fouda, A.S., Ellithy, A.S., 29, Inhibition Effect of 4-Phenyltiazole derivatives on corrosion of 34L Stainless Steel in HCl Solution, Cairo, Egypt Harmami dan Adrian Gunawan, 21, Penggunaan isatin sebagai inhibitor korosi baja SS 34 dalam larutan asam, Prosiding Seminar Nasional Kimia XII (SENAKI XII), ISBN Harmami dan Putri, 211, Pengaruh penambahan ion tiosianat terhadap efisiensi inhibisi korosi baja SS 34 dalam media asam dengan inhibitor isatin, Prosiding Seminar Nasional Kimia-Pendidikan Kimia III (SNK-PK III), ISBN , hal Li, Xianghong, Shuduan Deng, Hui Fu, Taohong Li, 29, Adsorpsion and inhibition effect of 6- benzylaminopurine on cold rolled steel in 1, M HCl, Electrochimica Acta, vol.54, p Rehim, Sayed S. Abdel, 28, On the corrosion inhibition of low carbon steel in concentrated sulphuric acid solutions. Part I: Chemical and electrochemical (AC and DC) studies, Corrosion Science, vol.5, p Scendo a, M., 27, The effect of purine on the corrosion of copper in chloride solutions, Corrosion Science, vol49, p Scendo b, M., 28, Inhibitive action of purine and adenine for copper corrosion in sulphate solutions, Corrosion Science, vol.49, p Yan, Ying, Weihua Li, Lankun Cai, Baorong Hou, 28, Electrochemical and quantum chemical study of purines as corrosion inhibitors for mild steel in 1 M HCl solution, Electrochimica Acta, vol.53, p C - 256