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

Pengaruh

Penambahan

Inhibitor Korosi

dari Daun

Meniran & Daun

Lidah Buaya

pada Mild Steel

dalam media

0.1 M H

₂

SO

₄

Sidang Tugas Akhir

Zakarizal Zaenal Havada

NRP: 2709100092

Dosen Pembimbing:

Bab 1

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



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.



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

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

.

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%

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

.

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

senyawa-senyawa organik alami

Bab 2



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:

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

=

𝐶𝐶𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝑖𝑡𝑖𝑖𝑖𝑖𝑡𝑖𝑖−𝐶𝐶_{𝐶𝐶𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑖𝑡𝑖𝑖𝑖𝑖𝑡𝑖𝑖}𝑑𝑑𝑡𝑑𝑡𝑡𝑖𝑡𝑖𝑖𝑖𝑖𝑡𝑖𝑖

× 100%



Inhibitor korosi dapat dibedakan berdasarkan

bahan dasar atau mekanismenya.



Menurut bahan dasarnya, inhibitor dibedakan



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.



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.



Inhibitor katodik: berkerja dengan cara

menghambat laju reaksi katoda, sehingga

dengannya laju reaksi pembentukan karat

(reaksi total) akan terhambat.

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

Laju korosi

𝐶𝐶

=

𝐾

₁ 𝐼𝑐𝑐𝑐𝑐

𝜌

𝐼𝐸

Keterangan :

CR

= laju korosi (mpy)

Icorr

= rapat arus korosi (

_𝑐𝑐𝜇𝜇₂

)

K

= konstanta

𝜌

= densitas (g/cm

3

₎

EW

= berat ekivalen

Laju Korosi

(CR) Icorr unit 𝜌 𝐾1 𝐾1unit Mpy mm/year mm/year µA/cm2 A/m µA/cm2 g/cm3 kg/m3 g/cm3 0.129 327.2 3.27 x 10-3 mpy g/µA cm mm kg/A m y mpy g/µA cm y

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).

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.

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.

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

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).



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.

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



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

Bab 3

Diagram

alir

penelitian

Start Preparasi ekstrak meniran Preparasi larutan H2SO4 0.1 M Preparasi Spesimen Tanpa penambahan inhibitor (H2SO4 0.1 M)

Dengan Ekstrak Daun Meniran 25, 50, 100,

150, 200, 300, 400 ppm. Pengujian Korosi

Dengan Ekstrak daun Lidah Buaya 25, 50, 100, 150, 200, 300, 400 ppm. Preparasi ekstrak lidah buaya Uji FT-IR Uji FT-IR Uji Tafel Uji EIS Uji Tafel Uji EIS

Analisa Data dan Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Prosedur penelitian

3.2.1 Alat dan Bahan

 3.2.1.1 Peralatan Penelitian

 Peralatan yang akan digunakan pada penelitian adalah

sebagai berikut :

1. Jangka Sorong dan Penggaris

2. Kertas gosok grade 60, 80, 100, 220 3. 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

 3.2.1.2 Bahan Penelitian 1. Material

Spesimen yang digunakan adalah Baja AISI 1010. 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 H2SO4

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

 3.2.1.3 Preparasi Spesimen

Material yang digunakan pada penelitian ini adalah AISI 1010. Material yang diuji dibentuk menjadi elektroda untuk pengujian menggunakan potensiostat

 3.2.2 Pengujian

3.2.3.1 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.

Carbon Manganese Phosporus Sulfur Silicon

 3.2.3.2 Komponen penting Potentiostat

A. Elektroda Kerja (Work Electrode)

Elektroda kerja pada penelitian ini adalah baja AISI 1010.

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.

3.2.3 Preparasi Ekstrak Tanaman sebagai Inhibitor 2.3.

Ekstrak Larutan Ampas

Ethanol Residu Padat Bahan

Daun Meniran (130 gram) dan daun Lidah Buaya (1,8 kg)

3.2.4.1 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.

3.2.5 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

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 Inhibitor concentra tion Ecorr (mV/SCE ) Icorr (mA/cm2 ) CR (mpy) %IE Blank 0 Meniran 25 50 100 150 200 300 400 Lidah Buaya 25 50 100 150 200 300 400



Untuk pengujian metode Electrochemical Impedance

Spectroscopy

Pertama adalah pemindahan data dari versaStudio ke software origin seperti berikut:

Setelah itu dilakukan plot Nyquist untuk mengetahui efek

penambahan ekstrak terhadap impedansi mild steel.

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

Bab 4

Hasil Penelitian dan

Pembahasan

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 :

 Dalam identifikasi dengan FTIR, diperlukan kesesuaian

antara ikatan spesifik yang terdeteksi pada wavenumber 4000-1500 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.

Frekuensi (cm-1)

Probabilitas Gugus Fungsi

3315.83 O-H (alkohol) atau N-H (amina alifatik primer, amina sekunder)

2961.02 O-H (asam karboksilat, alkohol) atau N-H (garam amina) atau C-H (alkana)

2360.86 Tidak diketahui

1603.25 C=C (alkana terkonjungsi, alkana siklik) N-H (amina)

1404.87 S=O (sulfat, supfhonyl chloride) atau O-H (alcohol, asam karboksilat)

1050.64 C-O (alkohol primer, alkyl aryl ether, vynil ether) atau C-F (senyawa flor) atau C-N (amina) atau S=O (sulfoxide)

 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

1404.64 terlihat adanya gugus O-H terdeteksi, yang bisa merupakan alkohol atau asam karboksilat.

 Pada wavelength 1050.64 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.

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

gugus-gugus sebagaimana pada tabel dibawah berikut :



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.

Frekuensi (cm-1)

Probabilitas Gugus Fungsi

3264.62 O-H (asam karboksilat, alcohol) atau N-H (amina alifatik primer)

2929.43 O-H (asam karboksilat, alkohol) atau N-H (garam amina) atau C-H (alkana)

1635.99 C-H (senyawa aromatic) atau C=C (alkena, alkena terkonjungsi, alkena siklik) atau N-H (amina)

1416.75 O-H (alcohol)

1250.88 C-O (alkyl aryl ether, aromatic ester) atau C-F (senyawa flor)

1026.17 C-O (alkyl aryl ether, vynil ether) atau C-N (amina) atau C-F (senyawa flor)

 Untuk wavelength 1416.75 terlihat bahwa lidah buaya memiliki

gugus alkohol.

 Kemudian untuk wavelength 1250.88 terdapat dua

kemungkinan gugus yaitu alkyl aryl ether dan aromatic ester.

 Pada wavelength 1026.17 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.

Hasil Uji Tafel Meniran

Konsentrasi (ppm)

Icorr (µA) CR (mpy) Ecorr

(mV) % IE 0 -433,995 53,365 -1.130 -25 -556,405 68,417 -1.051 -28,2 50 -617,88 75,976 -962,876 -42,37 100 -794,306 97,669 -905,512 -83 150 -730,592 89,835 -946,486 -68,34 200 -678,354 83,412 -861,431 -56,3 300 -557,254 68,521 -848,476 -28,4 400 -303,617 37,333 864,125 30 -28.2 -42.37 -83 -68.34 -56.3 -28.4 30 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 0 100 200 300 400 500 Ef is ie ns i ( % ) Konsentrasi inhibitor (ppm)

Hasil Uji Tafel Lidah Buaya

Konsentrasi (ppm) Icorr (µA) CR (mpy) Ecorr (mV) % IE 0 -433,995 53,365 -1,130 -25 -684,384 84,153 -891,372 -57,69 50 -790,221 97,167 -830,187 -82,08 100 -690,258 84,875 -918,027 -59,04 150 -665,017 81,772 -839,59 -53,23 200 -637,015 78,329 -879,611 -46,78 300 -639,035 78,577 -817,533 -47,24 400 -589,558 72,493 845,527 -35,84 -57.69 -82.08 -59.04 -53.23 -46.78 -47.24 -35.84 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 100 200 300 400 500 Ef is ie ns i ( % ) Konsentrasi inhibitor (ppm)

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

Bab 5

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 H₂SO₄ 0.1 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.

Saran



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.



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.