Sintesis dan Karakterisasi Surfaktan Gemini sebagai Inhibitor Korosi pada Baja Karbon

Transkripsi

1 Sintesis dan Karakterisasi Surfaktan Gemini sebagai Inhibitor Korosi pada Baja Karbon SKRIPSI Rani Kurnia PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2009

2 Sintesis dan Karakterisasi Surfaktan Gemini sebagai Inhibitor Korosi pada Baja Karbon Synthesis and Characterization Gemini Surfactant as Corrosion Inhibitor on Carbon Steel SKRIPSI Rani Kurnia PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2009

3 Abstract Corrosion can be defined as the degradation of metal due to interactions with its environments. This phenomenon is normally encountered on a surface of carbon steel pipeline where crude oil and wet natural gas flows. In order to prevent the corrosion, a corrosion inhibitor is normally injected into the fluid flow continuously. Surfactant is one of chemical compounds which can act as inhibitor. In this project, Gemini Surfactant N 1,N 2 -didodecyl-n 1,N 1,N 2,N 2 - tetramethylethane-1,2-diaminium bromide or commonly called Gemini Surfactant Type was synthesized by refluxing a mixture of in 1-bromododecane excess and N 1,N 1,N 2,N 2 - tetramethylethylenediamine in 2-propanol for 48 hours with continuous agitation. Gemini Surfactant was succesfully synthesized, indicated by the dissaperance of infrared tertiary N peak at 2780 cm -1. Gemini Surfactant performance was also tested on a carbon steel using polarization measurement, corrosion wheel test, and EIS within concentration range of 2 10 ppm concentration at C. Highest inhibition efficiency on carbon steel treated with 1% NaCl solution saturated CO 2 was observed at 90,074% with 10 ppm concentration at 25 C temperature using polarization measurement method. The reasearch also discovered a decrease of efficiency along with the increase of temperature. Keyword : Gemini surfactant , corrosion inhibitor, carbon steel. ii

4 Abstrak Korosi merupakan penurunan kualitas logam yang disebabkan oleh interaksi dengan lingkungannya. Cara pengendalian korosi pada bagian permukaan dalam pipa baja karbon penyalur minyak bumi mentah dan gas alam basah adalah dengan penambahan inhibitor korosi secara kontinu ke dalam aliran fluida tersebut. Surfaktan adalah salah satu senyawa yang dapat berperan sebagai inhibitor korosi. Pada pekerjaan ini disintesis surfaktan gemini N 1,N 2 - didodesil-n 1,N 1,N 2,N 2 -tetrametiletan-1,2-diaminium bromida atau surfaktan gemini jenis Sintesis surfaktan gemini dilakukan dengan merefluks campuran 1-bromododekana berlebih dan N 1,N 1,N 2,N 2 -tetrametiletilendiamin dengan pelarut 2-propanol selama 48 jam dan pengadukan yang kontinu. Surfaktan gemini telah berhasil disintesis ditunjukkan oleh menghilangnya puncak IR N tersier pada 2780 cm -1. Daya inhibisi korosi surfaktan gemini pada baja karbon dianalisa menggunakan Tafel, corrosion wheel test, dan EIS dengan konsentrasi 2-10 ppm dan suhu C. Efisiensi inhibisi korosi baja karbon dalam larutan 1% NaCl jenuh CO 2 tertinggi diberikan oleh surfaktan gemini hasil sintesis dengan konsentrasi 10 ppm, yakni sebesar 90,074 % pada suhu 25 C. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terjadi penurunan efisiensi seiring dengan kenaikan suhu. Kata kunci : gemini surfaktan , inhibitor korosi, baja karbon. iii

5 Sesungguhnya dibalik kesusahan, maka ada kemudahan (Al-Insyirah : 6) Never Let the Fear of Striking Out Keep You from Playing The Game (quoting Cinderella Story ) Teruntuk Kedua Orang Tua... Keluarga Tercinta... iv

6 Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung Menerangkan bahwa Skripsi yang disusun oleh: Nama : Rani Kurnia NIM : telah disetujui sebagai persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Kimia Bandung, Juni 2009 Pembimbing I Pembimbing II Dr. Bunbun Bundjali Dr. Deana Wahyuningrum NIP NIP v

7 Ucapan Terima Kasih Alhamdulillaahirabbil aalamiin, puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas karunia dan kehendak-nya penulis bisa menyelesaikan skripsi ini. Shalawat serta salam senantiasa tercurah kepada utusan-nya, sosok panutan kita yaitu Rasulullah Muhammad SAW yang senantiasa mencintai umat-nya sampai akhir zaman. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis selama menjalani aktivitas akademik dan akhirnya dapat menyelesaikan naskah skripsi ini, kepada: 1. Kedua orang tua saya yang senantiasa mendukung dalam semua hal. 2. Teh un, kakak saya, yang juga selalu memberikan dukungan langsung ataupun melalui dan telfon. Serta kakak pertama saya, Teh Neng, dan kakak ipar saya, Aa Endang, atas semua dukungan yang selalu mengalir kepada saya. 3. Bapak Dr. Bunbun Bundjali yang telah membimbing saya selama ini dan memberikan masukan-masukan yang berarti untuk saya. 4. Ibu Dr. Deana Wahyuningrum yang telah memberikan semangat untuk saya melalui senyuman dan juga masukan-masukannya. 5. Seluruh Dosen Program Studi Kimia dan staf Laboratorium Kimia Fisik dan Material serta Laboratorium Bioorganik, khususnya kepada Bapak Toyo (staf Laboratorium Bioorganik), Bapak Mudi (bengkel gelas) dan Bapak Dudung (staf Laboratorium Kimia Organik) yang selalu siap untuk membantu saya. 6. Guru-guru yang sudah menurunkan ilmunya kepada saya dengan penuh kesabaran. 7. Rizki Anshari, atas semua dukungan, semangat, motivasi serta kasih sayang yang diberikan. vi

8 8. Suganda Rizki Leonard, Elvira Hermawati, Putri Widya Hartono, Isradj Rihandiat, Dian Marya Novita (TL 05), Aditya Purwa Santika (MA 05), Muhammad Ali Murtopo (FI 05) yang selalu siap mendengarkan keluh kesah saya, Terima Kasih! 9. Teman-teman 2005, Nia, Susan, Han, Berlian, Cintya, Gestria, Zakki, Moci, Dora, Cath, Cicit, Ecu, Eca, Vai, Gun, Mpit, Shelly, Tina, Hatta, Dedi, Rifty, Lia, Erik, Wiwit R, Wafaa, Mia, Isthy, Samsi, Cincay, Nisa, Ica, Kevin, Karim, Indra, Widi, Wawi, Gaos, Sari, Cool, Endah, Miaw, Kory, Devi, Ita, Yuni, yang selalu membuat tertawa dengan junks -nya. 10. Senior dan junior di himpunan, Kak Jo, Kak Howie, Kak Frisda, Kak Gina, Kak Edu, Robbie, Rafki, dan Ijo. 11. Semua pihak yang telah membantu, yang tak dapat penulis sebutkan satu persatu. Bandung, Juni 2009 Penulis vii

9 Daftar Isi Abstract... ii Abstrak... iii Ucapan Terima Kasih... vi Daftar Isi... viii Daftar Gambar...x Daftar Lampiran... xi 1 Pendahuluan Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Ruang Lingkup Penelitian Tinjauan Pustaka Korosi Pencegahan Korosi Inhibitor Korosi Mekanisme Inhibisi Surfaktan Surfaktan Gemini Teknik Pengukuran Korosi Secara Elektrokimia Metodologi Penelitian Waktu dan Tempat Penelitian Alat dan Bahan Sintesis Surfaktan Gemini Penyiapan Larutan 1% NaCl Penyiapan Larutan Baku Surfaktan Gemini viii

10 3.6 Metode Corrosion Wheel Test Metode EIS Metode Tafel Hasil dan Pembahasan Sintesis Surfaktan Gemini Uji Daya inhibisi Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran Daftar Pustaka LAMPIRAN A. Data dan Perhitungan Corrosion Wheel Test LAMPIRAN B. Data dan Perhitungan Electrochemical Impedance Spectroscopy LAMPIRAN C. Data dan Perhitungan Pengukuran Polarisasi Tafel LAMPIRAN D. Data dan Perhitungan Sintesis Surfaktan Gemini ix

11 Daftar Gambar Gambar 2.1 Sel korosi yang terjadi pada permukaan baja karbon...3 Gambar 2.2 Beberapa contoh surfaktan Gambar 2.3 Beberapa contoh surfaktan gemini (Sekhon 2004) Gambar 2.4 Kurva Nyquist Z yang dimunculkan oleh alat EIS Gambar 2.5 Penggambaran sederhana dari sistem elektronik yang berasal dari data EIS Gambar 2.6 Kurva potensial terhadap logaritma rapat arus Gambar 4.1 Mekanisme reaksi pembentukkan surfaktan gemini Gambar 4.2 Reaksi S N 2 secara umum Gambar 4.3 Spektrum inframerah senyawa hasil sintesis Gambar 4.4 Struktur Surfaktan Gemini hasil sintesis Gambar 4.5 Grafik perbandingan laju korosi terhadap konsentrasi surfaktan gemini dalam medium larutan 1% NaCl jenuh CO Gambar 4.6 Kurva hubungan efisiensi inhibisi dan konsentrasi surfaktan Gambar 4.7 Isoterm Langmuir untuk surfaktan gemini Gambar 4.8 Grafik perbandingan efisiensi surfaktan gemini pada berbagai suhu Gambar 4.9 Kurva ekstrapolasi Tafel surfaktan gemini pada berbagai konsentrasi. 28 Gambar 4.10 Gambaran proses adsorpsi surfaktangemini pada permukaan logam besi (M. El Achouri dan H.M. Gouttaya 2001) x

12 Daftar Lampiran LAMPIRAN A. Data dan Perhitungan Corrosion Wheel Test LAMPIRAN B. Data dan Perhitungan Electrochemical Impedance Spectroscopy LAMPIRAN C. Data dan Perhitungan Pengukuran Polarisasi Tafel LAMPIRAN D. Data dan Perhitungan Sintesis Surfaktan Gemini xi