Pengaruh Penambahan Inhibitor Korosi dari Daun Meniran & Daun Lidah Buaya pada Mild Steel dalam media 0.1 M H 2 SO 4

Transkripsi

1 Sidang Tugas Akhir Zakarizal Zaenal Havada NRP: Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA Pengaruh Penambahan Inhibitor Korosi dari Daun Meniran & Daun Lidah Buaya pada Mild Steel dalam media 0.1 M H 2 SO 4

2 Bab 1 PENDAHULUAN

3 1.1 Latar Belakang Jumlah penggunaan baja sangatlah banyak dalam berbagai bidang. Korosi menurunkan performa dari baja. Seringkali terjadi kerusakan serius pada baja yang diakibatkan oleh korosi. Salah satu cara dalam menghambat terjadinya korosi adalah melalui penggunaan inhibitor Inhibitor dibedakan menjadi dua: organik dan inorganik

4 Contoh Inhibitor anorganik yakni: kromat, nitrat. Perbedaan antara inhibitor organik dan inorganik terletak pada sifat ramah lingkungan-nya. Hasil penelitian menyebutkan bahwa beberapa ekstrak tanaman dapat berperan sebagai inhibitor organik. Diantaranya yakni: Nauclea Latifolia dan Pepaya Pada penelitian sebelumnya, lidah buaya dan meniran telah terbukti sebagai inhibitor korosi yang baik.

5 Media asam seringkali digunakan dalam industri pada baja untuk membersihkan pengotor seperti noda, karat atau scale. Dalam proses ini terjadi korosi pada logam. Penggunaan inhibitor diharapkan dapat meminimalisir terjadinya korosi.

6 1.2 Perumusan Masalah Bagaimana metode ekstraksi dari daun meniran (Phyllanthus amarus) dan daun lidah buaya (Aloe Vera). Bagaimana efektivitas dari ektrak daun meniran (Phyllanthus amarus) dan daun lidah buaya (Aloe Vera) sebagai inhibitor korosi pada mild steel.

7 1.3 Batasan Masalah Material yang digunakan dianggap homogen Dimensi dan kehalusan pada tiap spesimen dianggap homogen Tidak mengalami perubahan volum, temperatur, dan ph larutan sepanjang waktu Tidak terdapat impurities dalam larutan Tingkat kesalahan pengukuran dimensi spesimen 1% Kecepatan fluida diabaikan

8 1.4 Tujuan Penelitian Untuk mempelajari metode ekstraksi dari daun meniran (Phyllanthus amarus) dan daun lidah buaya (Aloe Vera). Untuk menentukan efektivitas dari ekstrak daun meniran (Phyllanthus amarus) dan daun lidah buaya (Aloe Vera) sebagai inhibitor korosi pada mild steel.

9 1.5 Manfaat Penelitian Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : Memanfaatkan daun meniran (Phyllanthus amarus) dan daun lidah buaya (Aloe Vera) sebagai alternatif inhibitor. Memberikan motivasi bagi peneliti lainnya agar terus menggali potensi senyawasenyawa organik alami

10 Bab 2 TINJAUAN PUSTAKA

11 Secara umum, mekanisme pembentukan karat besi adalah Anoda (-) : Fe(s) Fe 2+ (aq) + 2e - Katoda (+) : 2 H 2 O (l) + O 2 (g) + 4e- 4(OH - ) Pengendapan (reaksi total): 2 Fe (s) + 2H 2 O (l) + O 2 (g) 2Fe(OH) 2 (S) Fe(OH) 2 merupakan senyawa yang kurang stabil, sehingga akan teroksidasi lebih lanjut membentuk oksida besi dengan reaksi: 2Fe(OH) 2 (S) + H 2 O (l) + ½ O 2 (g) 2Fe(OH) 3.nH 2 O (s)

12 Inhibitor Inhibitor adalah zat yang apabila ditambahkan ke dalam suatu lingkungan dalam jumlah tertentu, dapat menurunkan laju korosi logam. Keefektifan inhibitor korosi dihitung menurut rumus (Roberge, 1999) %II = CC ttttt iiiiiiiii CC dddddd iiiiiiiii CC ttttt iiiiiiiii 100% Inhibitor korosi dapat dibedakan berdasarkan bahan dasar atau mekanismenya. Menurut bahan dasarnya, inhibitor dibedakan menjadi inhibitor organik dan inhibitor anorganik

13 Inhibitor organik adalah inhibitor yang mengandung karbon dalam senyawanya, contoh: asam lemak monoamina, diamina, dan asam glutamat. Sedangkan inhibitor anorganik adalah inhibitor yang tidak mengandung karbon, contohnya kromat, nitrit, silikat. Berdasar mekanismenya, inhibitor dibagi menjadi dua: anodik, dan katodik. Inhibitor anodik: berkerja dengan cara meningkatkan polarisasi anoda melalui reaksi dengan ion-ion logam yang terkorosi untuk menghasilkan selaput-selaput pasif tipis pelindung logam.

14 Awalnya inhibitor anodik terlebih dahulu mengkorosi logamnya dan menghasilkan suatu zat kimia. Zat hasil korosi tersebut kemudian teradsorpsi membentuk suatu lapisan pasif pada permukaan logam sehingga reaksi anodik akan terhambat atau bahkan berhenti.

15 Inhibitor katodik: berkerja dengan cara menghambat laju reaksi katoda, sehingga dengannya laju reaksi pembentukan karat (reaksi total) akan terhambat.

16 Polarisasi Ecorr = potensial korosi bebas Epp = potensial awal pada saat lapisan pasif akan dan mulai terbentuk (awal pasifasi) Ef = potensial pada saat lapisan pasif terbentuk sempurna (pasivasi sempurna) Er = potensial awal pada saat lapisan pasif pecah (breakdown of passivity) Icrit = rapat arus yang terjadi pada saat lapisan pasif akan dan mulai terbentuk Ip = rapat arus yang terjadi saat lapisan pasif ada

17 Laju korosi Keterangan : CR Icorr K CC = K 1 I cccc ρ = laju korosi (mpy) = rapat arus korosi ( μμ = konstanta ρ = densitas (g/cm 3 ) EW = berat ekivalen EE cc 2) Laju Korosi (CR) Icorr unit ρ K 1 K 1 unit Mpy µa/cm 2 g/cm mpy g/µa cm mm/year A/m kg/m mm kg/a m y mm/year µa/cm 2 g/cm x 10-3 mpy g/µa cm y

18 Ekstraksi Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan substansi dari campurannya dengan menggunakan pelarut yang sesuai. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju ekstraksi adalah : 1. Tipe persiapan sampel 2. Waktu ekstraksi 3. Kuantitas pelarut 4.Temperatur pelarut 5.Tipe pelarut Proses ekstraksi yang digunakan dalam penelitian ini tergolong ke dalam metode ekstraksi dingin, yakni maserasi. Maserasi adalah proses ekstraksi menggunakan pelarut dengan beberapa kali pengocokan atau pengadukan pada temperatur ruangan (kamar).

19 Evaporasi dan FT-IR Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul dari cair menjadi gas. Proses ini adalah kebalikan dari kondensasi. FTIR merupakan metode analisis material dengan menggunakan spektroskopi sinar infra merah. Frekuensi sinar infra merah memiliki rentang dari 400cm -1 sampai 4000 cm -1 Dalam spektroskopi sinar infra merah, radiasi sinar infra merah ditembakkan kearah sebuah molekul. Hasil spectrum yang diteruskan oleh molekul mewakili nilai adsorpsi dan transmisi molekul.

20 FT-IR FTIR menghasilkan data berupa grafik intensitas dan frekuensi. Ukuran puncak (peak) data FTIR menggambarkan jumlah atau intensitas senyawa yang terdapat didalam sampel. Pada hasil uji FT-IR, frekuensi menunjukkan jenis senyawa yang terdapat dalam sebuah sampel.

21 Electro Impedance Spectroscopy (EIS) EIS adalah suatu metode untuk menganalisis respon suatu elektroda terkorosi terhadap suatu sinyal potensial AC pada amplitude rendah (±10 mv) dari rentang frekuensi yang sangat lebar. Tahanan listrik dalam EIS dinyatakan dengan impedansi (Z). Impedansi adalah ukuran kemampuan suatu rangkaian dalam menahan arus listrik. Hasil uji EIS berupa Nyquist plot menggambarkan hubungan antara impedansi nyatas vs impedansi imajiner.

22 Meniran Meniran merupakan tumbuhan liar yang berasal dari daerah tropis. Memiliki nama latin Phyllanthus amarus. Pada penelitian sebelumnya, Okafor menggunakan meniran sebagai inhibitor pada mild steel dalam media asam dan mendapatkan nilai efisiensi inhibisi 94% Sedangkan Abiola menggunakan meniran sebagai inhibitor pada media basa dan mendapat nilai efisiensi inhibisi 76%. Dalam penelitiannya Abiola menyimpulkan bahwa sifat inhibisi meniran disebabkan oleh dua senyawa lignan didalamnya, yakni phyllanthin (kiri) dan hypophyllanthin (kanan).

23 kedua senyawa lignan ini teradsorpsi pada permukaan logam dan menutupi permukaan logam dari serangan agen penyebab korosi (corrodent). Lignan merupakan salah satu golongan besar dari fitoestrogen, yakni senyawa seperti estrogen dan berperan sebagai antioksidan. Pada ekstrak ethanol meniran juga terdapat senyawa antioksidan lainnya yakni flavonoid dan tannin.

24 Lidah Buaya Lidah buaya (Aloe vera) adalah spesies tanaman berkadar air tinggi yang diperkirakan berasal dari Afrika utara. Pada penelitian sebelumnya, Eddy menggunakan lidah buaya sebagai inhibitor pada mild steel dalam media asam dan mendapatkan nilai efisiensi inhibisi 75% Sedangkan Abiola menggunakan lidah buaya sebagai inhibitor korosi untuk logam Zinc dalam media asam. Efisiensi inhibisi korosi yang didapat yakni 67 % Abiola menyimpulkan bahwa sifat inhibisi ekstrak lidah buaya disebabkan oleh senyawa-senyawa biologis aktif yang terdapat didalamnya, yakni aloin A (kiri), aloin B (tengah) dan aloe emodin (kanan).

25 Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, senyawa organic yang memiliki gugus fungsi C=C, OR, NR atau SR telah dilaporkan menghambat korosi dari logam pada larutan asam maupun basa (Abiola, 2009). Dari gambar terlihat bahwa ekstrak lidah buaya memilki potensi untuk menjadi inhibitor korosi.

26 Bab 3 Metodologi

27 Start Preparasi Spesimen Preparasi larutan H 2 SO M Preparasi ekstrak meniran Uji FT-IR Preparasi ekstrak lidah buaya Uji FT-IR Diagram alir penelitian Pengujian Korosi Uji Tafel Uji EIS Tanpa penambahan inhibitor (H 2 SO M) Dengan Ekstrak Daun Meniran 25, 50, 100, 150, 200, 300, 400 ppm. Dengan Ekstrak daun Lidah Buaya 25, 50, 100, 150, 200, 300, 400 ppm. Analisa Data dan Pembahasan Kesimpulan dan Saran Uji Tafel Uji EIS End

28 Prosedur penelitian Alat dan Bahan Peralatan Penelitian Peralatan yang akan digunakan pada penelitian adalah sebagai berikut : 1. Jangka Sorong dan Penggaris 2. Kertas gosok grade 60, 80, 100, Gerinda Tangan 4. Gergaji Besi 5. Alat Potong Plat 6. Kabel 7. Gelas Ukur 8. Timbangan Digital 9. Pipet 10. Labu Ukur 11. Oven 12. Cawan 13. Kamera digital 14. Pestle 15. Mortar 16. Panci 17. Heater

29 Bahan Penelitian 1. Material Spesimen yang digunakan adalah Baja AISI Spesimen tersebut didesain dengan dimensi 2 x 2cm. Spesifikasi AISI 1010 dapat dilihat seperti pada tabel 3.1 berikut ini: 2. Elektrolit Larutan elektrolit menggunakan 0,1 M H 2 SO 4 3. Inhibitor Inhibitor yang diuji pada penelitian ini adalah ekstrak daun meniran dan daun lidah buaya, dengan ekstrak tiap tanaman masing-masing pada kadar 25, 50, 100, 150, 200, 300, 400 ppm pada pengujian yang terpisah. 4. Epoksi resin Preparasi Spesimen Material yang digunakan pada penelitian ini adalah AISI Material yang diuji dibentuk menjadi elektroda untuk pengujian menggunakan potensiostat Carbon Manganese Phosporus Sulfur Silicon 0,08 0,355 0,02 0,05 0, Pengujian Pengujian Korosi Elektrokimia Potensiostat Pengujian elektrokimia sel tiga elektroda (potensiostat) menggunakan jenis versastat 4 dengan software versastudio. Pengukuran laju korosi dilakukan dengan melakukan Tafel fit pada grafik hasil uji.

30 Komponen penting Potentiostat A. Elektroda Kerja (Work Electrode) Elektroda kerja pada penelitian ini adalah baja AISI B. Elektroda Acuan (Reference Electrode) Pada percobaan kali ini digunakan reference electrode berupa kalomel (SCE). C. Elektroda Bantu ( Counter Electrode ) Elektroda bantu yang dipakai pada adalah karbon berbentuk silinder dengan diameter sekitar 5mm dan panjang 20 cm Preparasi Ekstrak Tanaman sebagai Inhibitor Bahan Daun Meniran (130 gram) dan daun Lidah Buaya (1,8 kg) Ekstraksi dengan cara maserasi di rendam dalam 96% Ekstrak Larutan Ampas Ethanol Residu Padat

31 Ekstraksi daun meniran dan daun lidah buaya Proses pembuatan ekstrak dilakukan dengan cara maserasi. Pelarut yang digunakan pada maserasi kali ini adalah Ethanol kadar 96%. Setelah dilakukan perendaman selama 48 jam, larutan ekstrak kemudian disaring sehingga menghasilkan ekstrak larutan dan ampas. Ekstrak larutan tersebut kemudian di evaporasi menggunakan heater Pengujian Pengujian menggunakan FTIR Pengujian Korosi Elektrokimia Potensiostat Prosedur Pengujian 1. Prosedur preparasi pengujian dengan potensiostat : 2. Mempersiapkan alat dan bahan, yaitu spesimen yang telah dipolishing dengan grade 60, 80, 100, 220 dan larutan yang akan diuji 3. Memasang elektroda pada rangkaian potensiostat 4. Menyalakan alat uji potentiostat versastat 4 5. Mengaktifkan program VersaStudio dan memasukkan parameter pengujian kemudian menjalankan program

32 Pengujian korosi dengan metode EIS Pengujian ini dilakukan untuk melihat impedansi dari elektroda kerja. Spektra impedansi yang dihasilkan dari pengukuran EIS disajikan dalam aluran Nyquist. Rancangan Pengambilan Data Penelitian Untuk pengujian polarisasi tafel: Medium Blank 0 Meniran Lidah 25 Buaya Inhibitor concentra tion Ecorr (mv/sce ) Icorr (ma/cm 2 ) CR (mpy) %IE

33 Untuk pengujian metode Electrochemical Impedance Spectroscopy Pertama adalah pemindahan data dari versastudio ke software origin seperti berikut: 0ppm 25ppm 50ppm 100ppm 150ppm 200ppm 300ppm 400ppm Z real Z im Z real Z im Z real Z im Z real Z im Z real Z im Z real Z im Z real Z im Z real Z im Setelah itu dilakukan plot Nyquist untuk mengetahui efek penambahan ekstrak terhadap impedansi mild steel.

34 Bab 4 Hasil Penelitian dan Pembahasan

35 Hasil Uji FT-IR Meniran Gambar menunjukkan hasil analisa FTIR ekstrak meniran dengan IR Spestroscopy Table. Hasil FTIR menunjukkan bahwa ekstrak meniran diduga mengandung gugus-gugus sebagaimana pada tabel dibawah berikut : Frekuensi Probabilitas Gugus Fungsi (cm-1) O-H (alkohol) atau N-H (amina alifatik primer, amina sekunder) O-H (asam karboksilat, alkohol) atau N-H (garam amina) atau C-H (alkana) Tidak diketahui C=C (alkana terkonjungsi, alkana siklik) N-H (amina) S=O (sulfat, supfhonyl chloride) atau O-H (alcohol, asam karboksilat) C-O (alkohol primer, alkyl aryl ether, vynil ether) atau C-F (senyawa flor) atau C-N (amina) atau S=O (sulfoxide) Dalam identifikasi dengan FTIR, diperlukan kesesuaian antara ikatan spesifik yang terdeteksi pada wavenumber dengan fingerprint area (wavenumber 1500 kebawah). Tabel diatas merupakan hasil pencocokan puncak-puncak yang muncul dengan data yang diketahui dari tabel Infrared Spectroscopy Absorbtion Table.

36

37 Berdasar pada tabel diatas, dapat dilihat bahwa dalam senyawa meniran terdapat gugus-gugus alcohol dan amina, sebab gugus-gugus alkana tidak terdeteksi pada fingerprint area. Kemudian kita dapat melihat bahwa pada wavelength terlihat adanya gugus O-H terdeteksi, yang bisa merupakan alkohol atau asam karboksilat. Pada wavelength terdapat tiga kemungkinan yaitu alcohol primer, alkyl aryl ether atau vynil ether. Kita ingat kembali bahwa pada meniran terdapat phyllanthin (kiri) dan hypophyllanthin (kanan) dari gambar terlihat bahwa phyllanthin dan hypophyllanthin sama2 memiliki gugus alkyl aryl ether (O yang terhubung dengan CH3 dan cincin aromatic), maka senyawa-senyawa ini benar terdapat pada hasil ekstrak.

38 Hasil Uji FT-IR Lidah Buaya Gambar menunjukkan hasil analisa FTIR ekstrak meniran dengan IR Spestroscopy Table. Hasil FTIR menunjukkan bahwa ekstrak meniran diduga mengandung gugusgugus sebagaimana pada tabel dibawah berikut : Frekuensi Probabilitas Gugus Fungsi (cm-1) O-H (asam karboksilat, alcohol) atau N-H (amina alifatik primer) O-H (asam karboksilat, alkohol) atau N-H (garam amina) atau C-H (alkana) C-H (senyawa aromatic) atau C=C (alkena, alkena terkonjungsi, alkena siklik) atau N-H (amina) O-H (alcohol) C-O (alkyl aryl ether, aromatic ester) atau C-F (senyawa flor) C-O (alkyl aryl ether, vynil ether) atau C-N (amina) atau C-F (senyawa flor) Tidak diketahui Berdasar pada tabel diatas, dapat dilihat bahwa dalam senyawa lidah buaya terdapat gugus-gugus alcohol dan amina (wavelength diatas 1500) sebab gugus-gugus alkana tidak terdeteksi pada fingerprint area.

39

40 Untuk wavelength terlihat bahwa lidah buaya memiliki gugus alkohol. Kemudian untuk wavelength terdapat dua kemungkinan gugus yaitu alkyl aryl ether dan aromatic ester. Pada wavelength terdapat empat kemungkinan yaitu alkyl aryl ether, vynil ether, atau amina. Telah kita ketahui bahwa lidah buaya mengandung senyawa2 yakni: Dari gambar terlihat jelas bahwa masing-masing aloin A (kiri), aloin B (tengah), dan Aloe emodin (kanan) memiliki gugus alkohol (O-H). Amina pun dapat kita temukan pada struktur Aloe emodin. Dengan ini maka ketiga senyawa ini benar terdapat pada ekstrak lidah buaya.

41

42 Hasil Uji Tafel Meniran Konsentrasi (ppm) Icorr (µa) CR (mpy) Ecorr (mv) % IE 0-433,995 53, ,405 68, , ,88 75, ,876-42, ,306 97, , ,592 89, ,486-68, ,354 83, ,431-56, ,254 68, ,476-28, ,617 37, , Efisiensi (%) Konsentrasi inhibitor (ppm)

43

44 Hasil Uji Tafel Lidah Buaya Konsentrasi Icorr CR Ecorr (mv) % IE (ppm) (µa) (mpy) 0-433,995 53,365-1, ,384 84, ,372-57, ,221 97, ,187-82, ,258 84, ,027-59, ,017 81, ,59-53, ,015 78, ,611-46, ,035 78, ,533-47, ,558 72, ,527-35, Efisiensi (%) Konsentrasi inhibitor (ppm)

45

46

47 Paramater Pengujian Polarisasi Tafel Elektrode Kerja Baja AISI 1010 Equivalent Weight (g) 30 Densitas (g/ml) 7.85 Luasan Terekspos (cm2) 4 Counter Electrode Grafit Reference Electrode SCE Scan Rate (mv/s) 10

48 Hasil uji EIS Meniran

49 Hasil uji EIS Lidah Buaya

50 Bab 5 Kesimpulan dan Saran

51 Kesimpulan Untuk dapat menghasilkan ekstrak dari daun meniran dan daun lidah buaya dilakukan cara maserasi yaitu perendaman dengan menggunakan pelarut ethanol. Hasil dari pengujian FT-IR menunjukkan bahwa pada ekstrak meniran mengandung phyllanthin dan hypophyllanthin, senyawa-senyawa yang teradsorpsi pada permukaan logam. Sedangkan pada ekstrak lidah buaya mengandung aloin-a, aloin-b, dan aloe emodin. Penambahan ekstrak meniran pada baja AISI 1010 dalam media H 2 SO M akan menurunkan laju korosi baja apabila konsentrasi 400 ppm. Dari hasil uji polarisasi potensiodinamik didapatkan nilai laju korosi yang terkecil pada penambahan inhibitor sebesar 400 ppm dengan laju korosi 37,33 mpy yang memiliki nilai efisiensi inhibitor 30 %. Penambahan ekstrak lidah buaya pada larutan menghasilkan laju korosi yang meningkat. Nilai laju korosi yang terkecil didapatkan pada kondisi tanpa penambahan ekstrak. Berdasarkan penelitian ini, dapat dikatakan lidah buaya bukan merupakan inhibitor korosi.

52 Mekanisme inhibisi dengan penambahan ekstrak daun meniran terjadi akibat adanya adsorpsi. Adsorpsi senyawa kompleks dari inhibitro pada permukaan logam akan menghasilkan lapisan tipis, melindungi logam dari serangan agen penyebab korosi. Saran Percobaan dilakukan pada kadar inhibitor dari ekstrak daun meniran yang lebih tinggi sehingga efisiensi yang lebih tinggi dapat dicapai. Perlu dilakukan perbandingan green inhibitor dengan inhibitor kimia yang biasa digunakan pada industry sehingga dapat dilihat mana yang lebih efektif dan efisien.

53 TERIMA KASIH