C - 251
EFISIENSI INHIBITOR SENYAWA PURIN TERHADAP LAJU KOROSI BAJA SS 304
DALAM LARUTAN ASAM DENGAN ADANYA ION I
-EFFICIENCY OF PURINES INHIBITOR ON CORROSION RATE OF SS 304 STEEL IN ACID
SOLUTION WITH I
-ION
Kartika Anoraga M.
1, Harmami
21,2
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 304 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 300 – 1500 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 3,04 mmpy dengan penambahan 1500 ppm inhibitor. Adanya 1,0x10
-4M ion I
-yang ditambahkan dalam
media 1 M HCl dengan konsentrasi 1500 ppm inhibitor senyawa purin, telah memberikan efek sinergis dengan
peningkatan efisiensi dari 77,14% menjadi 92,01% dan penurunan laju korosi dari 3,04 mmpy menjadi 2,96 mmpy.
Abstract.
Efficiency of purines inhibitor on corrosion rate of SS 304 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 300 –
1500 ppm. The result showed that inhibition efficiency increased by increasing the inhibitor concentration with
decreasing corrosion rate from 4.41 mmpy without inhibitor, become 3.04 mmpy with 1500 ppm inhibitor. I
-ion of
1.0x10
-4M concentration was added into 1 M HCl solution with 1500 ppm inhibitor and gave synergic effect
showed by increasing efficiency from 77.14% to 92.01% and the corrosion rate decreased from 3.04 mmpy to
2.96 mmpy.
Kata kunci: Inhibisi korosi, baja SS 304, ion I
-, senyawa purin
PENDAHULUAN
Baja
stainless steel
tipe 304 (SS tipe 304) 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, 2009).
Ketahanan korosi SS 304 disebabkan adanya
lapisan pasif dari krom oksida pada permukaan baja.
Namun demikian, dalam proses industri, baja SS 304
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 304 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, 2005).
Salah satu inhibitor organik yang telah
digunakan untuk menghambat korosi baja SS 304
dalam media asam adalah isatin (Harmami dan
Adrian Gunawan, 2010). 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, 2011). 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, 2007), korosi baja lunak dalam
HCl (Yan dkk, 2008) dan korosi
cold rolled steel
(CRS) dalam HCl (Li dkk, 2009). Dalam penelitian
ini, senyawa purin hasil kondensasi asam formamida
digunakan sebagai inhibitor korosi SS 304 dalam
media asam dan ditambahkan ion I
-dengan tujuan
C - 252
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 201 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
304 yang berbentuk lembaran dengan ketebalan 0,1
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 500 dan 1000 secara berturut-turut, lalu dicuci
dengan aquabidest dan aseton, dan terakhir
dikeringkan. Bahan untuk media korosi adalah HCl
dengan variasi konsentrasi purin 300 – 1500 ppm
dengan dan tanpa penambahan 1,0x10
-4M ion I
-(dari KI).
PROSEDUR
Metode Pengurangan Berat
Spesimen
baja
SS
304
yang
telah
dipersiapkan untuk metode pengurangan berat
mula-mula 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.
=
× 100%
(1)
dimana
w
0adalah pengurangan berat baja dalam
larutan uji tanpa inhibitor, dan
w
iadalah pengurangan
berat baja dalam larutan uji dengan inhibitor tanpa
dan dengan penambahan ion I
-1,0x10
-4M.
Pengukuran fraksi dari permukaan baja yang dilapisi
oleh molekul adsorben (θ) dapat dihitung dengan
persamaan:
=
(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
=
×100%
(3)
dimana
I
omerupakan densitas arus korosi pada media
pengkorosi tanpa inhibitor dan
I
ipada 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 304 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 304 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 300 – 1500 ppm,
efisiensi inhibisinya (%EI) dan fraksi pelingkupan
permukaan baja (θ) semakin besar. Hal tersebut
berarti bahwa semakin besar konsentrasi inhibitor
pada range 300-1500 ppm maka laju korosi baja SS
304 semakin menurun.
Berdasarkan data pada Tabel 1, diperoleh
bahwa efisiensi inhibisi (%EI) terbesar pada
C - 253
penelitian ini adalah 77,14% pada konsentrasi
inhibitor 1500 ppm dari range 300 – 1500 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 1500
ppm dengan nilai 0,7714.
Tabel 1. Data efisiensi inhibisi dalam larutan uji
dengan metode pengurangan berat
Konsentrasi Inhibitor (ppm) EI (%) θ 0 300 600 900 1200 1500 0 39,59 51,86 58,55 70,26 77,14 0 0,3959 0,5186 0,5855 0,7026 0,7714
Berdasarkan hasil %EI pada Tabel 1, maka
diperoleh pola inhibisi inhibitor pada baja SS 304.
Pola inhibisi tersebut ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Grafik hubungan efisiensi inhibisi
dengan variasi konsentrasi inhibitor
Pola yang diperoleh pada penelitian ini,
menunjukkan pola yang sama dengan penelitian
Scendo
a, 2007, 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 1x10
-2M. 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
2SO
40,5 M. Hasilnya menunjukkan bahwa
adenin efektif menurunkan laju korosi pada tembaga
dalam kedua larutan tersebut (Scendo
b, 2008).
Hasil Inhibisi Korosi Baja SS 304 Dengan
Senyawa Purin Dan Penambahan Ion I
-Penelitian ini juga dilakukan dengan
menambahkan ion I
-(dari larutan KI) pada variasi
konsentrasi inhibitor dari 300 – 1500 ppm dalam
larutan uji. Tujuannya adalah untuk mengetahui
pengaruh penambahan ion I
-tersebut pada proses
inhibisi korosi baja SS 304 dengan senyawa purin.
Data efisiensi inhibisi dengan penambahan ion I
-1,0x10
-4M 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
-1,0x10
-4M
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 (300 – 1500 ppm) baik tanpa
maupun dengan penambahan ion I
-sebesar
1,0x10
-4M.
Berdasarkan data pada Tabel 2, terlihat
bahwa semakin besar konsentrasi inhibitor dari 300 –
1500 ppm dengan penambahan ion I
-1,0x10
-4M
mengakibatkan efisiensi inhibisinya semakin besar.
Hal ini menunjukkan bahwa penambahan ion I
-meningkatkan efisiensi inhibisi inhibitor pada baja
SS 304 dalam larutan uji. Namun pengurangan berat
rata-rata baja SS 304 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, (2008), yang menggunakan
turunan purin berupa adenin. Pada penelitian ini, ion
I
-yang ditambahkan sebesar 0,005 M dan 0,001 M
pada larutan asam sulfat 4 M dengan adenin sebagai
inhibitor pada
low carbon steel
(LCS) juga
meningkatkan efisiensi inhibisinya.
0 20 40 60 80 100 0 300 600 900 1200 1500 E fi si en si I n h ib is i (% ) Inhibitor (ppm) Konsentrasi Inhibitor (ppm) EI (%) θ 0 300 600 900 1200 1500 - 89,03 89,77 90,33 91,08 92,01 - 0,8903 0,8977 0,9033 0,9108 0,9201