Sintesis dan Karakterisasi Surfaktan Gemini 12-2-12
sebagai Inhibitor Korosi pada Baja Karbon
SKRIPSI
Rani Kurnia
105 05 061
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Sintesis dan Karakterisasi Surfaktan Gemini 12-2-12
sebagai Inhibitor Korosi pada Baja Karbon
Synthesis and Characterization Gemini Surfactant 12-2-12 as
Corrosion Inhibitor on Carbon Steel
SKRIPSI
Rani Kurnia
105 05 061
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
ii
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 N1,N2-didodecyl-N1,N1,N2,N2 -tetramethylethane-1,2-diaminium bromide or commonly called Gemini Surfactant Type 12-2-12 was synthesized by refluxing a mixture of in 1-bromododecane excess and N1,N1,N2,N2 -tetramethylethylenediamine in 2-propanol for 48 hours with continuous agitation. Gemini Surfactant 12-2-12 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 25 – 55C. Highest inhibition efficiency on carbon steel treated with 1% NaCl solution saturated CO2 was observed at 90,074% with 10 ppm concentration at 25C
temperature using polarization measurement method. The reasearch also discovered a decrease of efficiency along with the increase of temperature.
iii
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 N1,N2 -didodesil-N1,N1,N2,N2-tetrametiletan-1,2-diaminium bromida atau surfaktan gemini jenis 12-2-12. Sintesis surfaktan gemini 12-2-12 dilakukan dengan merefluks campuran 1-bromododekana berlebih dan N1,N1,N2,N2-tetrametiletilendiamin dengan pelarut 2-propanol selama 48 jam dan pengadukan yang kontinu. Surfaktan gemini 12-2-12 telah berhasil disintesis ditunjukkan oleh menghilangnya puncak IR N tersier pada 2780 cm-1. Daya inhibisi korosi surfaktan gemini 12-2-12 pada baja karbon dianalisa menggunakan Tafel, corrosion wheel test, dan EIS dengan konsentrasi 2-10 ppm dan suhu 25-55C. Efisiensi inhibisi korosi baja karbon dalam larutan 1% NaCl jenuh CO2 tertinggi diberikan oleh surfaktan gemini 12-2-12 hasil sintesis dengan
konsentrasi 10 ppm, yakni sebesar 90,074 % pada suhu 25C. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terjadi penurunan efisiensi seiring dengan kenaikan suhu.
iv
“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 ....
v
Program Studi Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung
Menerangkan bahwa Skripsi yang disusun oleh:
Nama : Rani Kurnia NIM : 105 05 061
telah disetujui sebagai persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Kimia
Bandung, Juni 2009
Pembimbing I Pembimbing II
Dr. Bunbun Bundjali Dr. Deana Wahyuningrum
vi
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 email 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
vii
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
viii
Daftar Isi
Abstract ... ii
Abstrak ... iii
Ucapan Terima Kasih ... vi
Daftar Isi ... viii
Daftar Gambar ...x Daftar Lampiran ... xi 1 Pendahuluan ...1 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Rumusan Masalah ...2 1.3 Tujuan Penelitian ...2
1.4 Ruang Lingkup Penelitian ...2
2 Tinjauan Pustaka ...3 2.1 Korosi...3 2.1.1 Pencegahan Korosi ...7 2.1.2 Inhibitor Korosi...8 2.1.3 Mekanisme Inhibisi ...9 2.2 Surfaktan ... 10 2.2.1 Surfaktan Gemini ... 11
2.3 Teknik Pengukuran Korosi Secara Elektrokimia... 13
3 Metodologi Penelitian ... 17
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 17
3.2 Alat dan Bahan ... 17
3.3 Sintesis Surfaktan Gemini ... 18
3.4 Penyiapan Larutan 1% NaCl ... 18
ix
3.6 Metode Corrosion Wheel Test ... 19
3.7 Metode EIS ... 19
3.8 Metode Tafel ... 20
4 Hasil dan Pembahasan ... 21
4.1 Sintesis Surfaktan Gemini 12-2-12 ... 21
4.2 Uji Daya inhibisi ... 24
5 Kesimpulan dan Saran ... 31
5.1 Kesimpulan... 31
5.2 Saran ... 31
Daftar Pustaka ... 32
LAMPIRAN A. Data dan Perhitungan Corrosion Wheel Test ... 34
LAMPIRAN B. Data dan Perhitungan Electrochemical Impedance Spectroscopy ... 38
LAMPIRAN C. Data dan Perhitungan Pengukuran Polarisasi Tafel ... 44
x
Daftar Gambar
Gambar 2.1 Sel korosi yang terjadi pada permukaan baja karbon ...3
Gambar 2.2 Beberapa contoh surfaktan ... 10
Gambar 2.3 Beberapa contoh surfaktan gemini (Sekhon 2004) ... 12
Gambar 2.4 Kurva Nyquist Z yang dimunculkan oleh alat EIS ... 14
Gambar 2.5 Penggambaran sederhana dari sistem elektronik yang berasal dari data EIS .... 14
Gambar 2.6 Kurva potensial terhadap logaritma rapat arus ... 16
Gambar 4.1 Mekanisme reaksi pembentukkan surfaktan gemini 12-2-12 ... 21
Gambar 4.2 Reaksi SN2 secara umum ... 22
Gambar 4.3 Spektrum inframerah senyawa hasil sintesis ... 23
Gambar 4.4 Struktur Surfaktan Gemini 12-2-12 hasil sintesis ... 23
Gambar 4.5 Grafik perbandingan laju korosi terhadap konsentrasi surfaktan gemini 12-2-12 dalam medium larutan 1% NaCl jenuh CO2 ... 24
Gambar 4.6 Kurva hubungan efisiensi inhibisi dan konsentrasi surfaktan ... 25
Gambar 4.7 Isoterm Langmuir untuk surfaktan gemini 12-2-12 ... 26
Gambar 4.8 Grafik perbandingan efisiensi surfaktan gemini 12-2-12 pada berbagai suhu .... 27
Gambar 4.9 Kurva ekstrapolasi Tafel surfaktan gemini 12-2-12 pada berbagai konsentrasi . 28 Gambar 4.10 Gambaran proses adsorpsi surfaktangemini 12-2-12 pada permukaan logam besi (M. El Achouri dan H.M. Gouttaya 2001) ... 29
xi
Daftar Lampiran
LAMPIRAN A. Data dan Perhitungan Corrosion Wheel Test ... 34
LAMPIRAN B. Data dan Perhitungan Electrochemical Impedance Spectroscopy ... 38
LAMPIRAN C. Data dan Perhitungan Pengukuran Polarisasi Tafel ... 44
