Pengaruh Penambahan Ekstrak Ampas Anggur (Vitis vinifera ...

22 Januari 2015

Sheby Sara Sandy27 11 100 107Teknik Material dan MetalurgiITS Surabaya

Pengaruh Penambahan Ekstrak Ampas Anggur

(Vitis vinifera) dan Daun Kumis Kucing

(Orthosiphon stamineus) sebagai Green

Corrosion Inhibitor pada Baja API 5L Grade B

di Lingkungan NaCl 3,5%

Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA

Outline

Pendahuluan

Metode Penelitian

Tinjauan Pustaka

Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Pendahuluan

Latar Belakang

Perumusan Masalah

• Bagaimana pengaruh penambahan ekstrak ampas anggur(Vitis vinifera) dengan variasi konsentrasi 0, 100, 200, 300,400, dan 500 mg/L terhadap efisiensi inhibitor pada bajaAPI 5L Grade B di Lingkungan NaCl 3,5%.

1

• Bagaimana pengaruh penambahan ekstrak daun kumiskucing (Orthosiphon stamineus) dengan variasikonsentrasi 0, 1000, 2000, 3000, 4000, dan 5000 mg/Lterhadap efisiensi inhibitor pada baja API 5L Grade B diLingkungan NaCl 3,5%.

2

• Bagaimana mekanisme inhibisi dari ekstrak ampas anggur(Vitis vinivera) dan daun kumis kucing (Orthosiphonstamineus) yang diaplikasikan sebagai inhibitor korosibaja karbon API 5L Grade B di Lingkungan NaCl 3,5%..

3

Batasan Masalah

Komposisi kimia, dimensi dan kehalusan permukaan tiap spesimen baja karbon API 5L

Grade B dianggap homogen.

Perubahan terhadap temperatur, volume larutan, dan pH larutan sepanjang penelitian

dianggap tidak mengalami perubahan.

Kecepatan fluida diabaikan.

Tujuan Penelitian

Menganalisa pengaruh penambahan ekstrak ampas anggur(Vitis vinifera) dengan variasi konsentrasi 0, 100, 200, 300, 400,dan 500 mg/L terhadap efisiensi inhibitor pada baja API 5LGrade B di Lingkungan NaCl 3,5%.

Menganalisa pengaruh penambahan ekstrak daun kumiskucing (Orthosiphon stamineus) dengan variasi konsentrasi 0,1000, 2000, 3000, 4000, dan 5000 mg/L terhadap efisiensiinhibitor pada baja API 5L Grade B di Lingkungan NaCl 3,5%.

Menganalisa mekanisme inhibisi dari ekstrak ampas anggur(Vitis vinivera) dan daun kumis kucing (Orthosiphon stamineus)yang diaplikasikan pada baja karbon API 5L Grade B.

Tinjauan Pustaka

Korosi

Korosi adalah suatu proses degradasi material danpenurunan kualitas akibat pengaruh reaksi denganlingkungannya. (Jones, 1992)

Gambar 1. Korosi dalam Pipa

Metode Pengendalian Korosi

1. Pemilihan material, berdasarkan ketahanankorosinya pada lingkungan kerja.

2. Pelapisan, yaitu membatasi permukaan denganlingkungannya.

3. Proteksi katodik, meliputi aplikasi pemberian arussearah (DC) dari sumber eksternal untuk melindungilogam dari serangan korosi.

4. Inhibitor, suatu zat kimia yang dapat mengubahlingkungan kerja dan ditambahkan dalam jumlahsedikit.

Green Inhibitor

Saat ini pengembangan terhadap green inhibitorsangat diperlukan. Inhibitor ini sangatmenguntungkan dunia industri dikarenakan harganyarelatif murah dan biodegradable.

Efektifitas inhibitor ini sangat bergantung padakomposisi kimia, struktur molekul, dan afinitasnyaterhadap permukaan logam. Inhibitor organik akanteradsorbsi sesuai dengan muatan ion-ion inhibitordan muatan permukaan.

Komposisi Kimia Buah Anggur

Kaya akan bioflavonoid terlarut dalam air(90%) yang disebut dengan Proanthocyanidins

dan termasuk ke dalam family flavonoid.

Proanthocyanidins memiliki aktivitasantioksidan yang kuat. Aktivitas anti-oksidatifnya dua puluh kali lebih lebih kuat dari VitaminC dan Vitamin E.

Struktur Proanthocyanidin padaEkstrak Kulit Vitis vinifera

Komposisi Kimia Daun Kumis Kucing

Kandungan kimia orthosiponspicatus mengandung alkaloid,saponin, flavonoida, dan polifenol(Hutapea, 1993).

Metodologi Penelitian

Flow Chart Diagram

Flow Chart Diagram

Bahan Penelitian

Material• Baja API 5L Grade B

Larutan Elektrolit• 3,5% NaCl

Inhibitor• Ekstrak Ampas Anggur• Ekstrak Daun Kumis Kucing

Preparasi Larutan 3,5% NaCl

Padatan NaClNaCl Ditimbang sebanyak 35,24

gram

Dimasukkan ke dalam labu ukur

1000 ml dan diencerkan

dengan aquades sampai tanda batas 1000 ml

Larutan 3,5 % NaCl

Memotongspesimen dengandimensi 20x20x3

mm

Spesimen dibor dengan diameter mata bor 3 mm

Menghaluskan permukaan

dengan kertas gosok hingga

rata dan bersih pada semua

sisinya

Preparasi Spesimen Weight Loss

• Pemotonganspesimen dengandimensi Ø 10 mm x3 mm

1

• Disambungdengan kawattembaga yangtidak tereksposlingkungan yangdibungkusdengan selangplastik.

2• Spesimen di

mouldingdenganresin epoksikemudiandihaluskandengankertasgosokhinggagrade 1000

3

Preparasi Spesimen Uji EIS

Daun kumis kucing dan

ampasanggur

dikeringkan

Haluskandaunkumis

kucing danampasanggur

yang telahkering

Ekstrak dengan metode

refluks selama 90 menit dengan

pelarut etanol pada

temperature 600C

Hasil ekstrak di

saring sehingga di dapatkan larutan ekstrak

Hasilpenyaringan

diuapkan dengancara dipanaskan selama 10 jam

untukmendapatkanekstrak daun

kumis kucing danampas anggur

Preparasi Inhibitor

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahuikomposisi kimia baja API 5L grade B.

Pengujian Spektrometer

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahuikomposisi kimia baja API 5L grade B.

Pengujian Uv-Vis

Pengujian FTIR dilakukan untukmengetahui gugus fungsionalpada ekstrak ampas anggurmaupun daun kumis kucing danuntuk mengetahui apakahkedua inhibitor tersebut dapatteradsorpsi pada permukaanlogam untuk memberikanperlindungan terhadap korosi.

Pengujian FTIR

Mengetahui besaran laju korosi (mpy) padasuatu material berdasarkan penguranganberat awal dan berat akhir.

Serta efisiensi inhibitor yang menunjukkan prosentase penurunan laju korosi akibat penambahan inhibitor.

Pengujian Weight loss

Suatu metode untuk menganalisis responsuatu elektroda terkorosi terhadap suatusinyal potensial AC pada amplituderendah dari rentang frekuensi yang sangatlebar. EIS digunakan untuk menentukanparameter kinetika elektrokimiaberkaitan dengan unsur-unsur listrikseperti tahanan, R, kapasitansi, C, daninduktansi, L. Dari hasil pengujian EISdapat diketahui mekanisme inhibisi antarmuka logam dengan inhibitor.

Pengujian EIS

Hasil dan Pembahasan

Pengujian Spektrometer

Unsur Komposisi (%)

C 0,19526

Si 0,18809

Mn 0,37488

P 0,01538

S 0,01252

Cu 0,01259

Ni 0,02316

Cr 0,04622

Mo 0,00913

Al 0,00122

Fe 99,122

Identifikasi komposisi kimiapada baja API 5L grade B.

JIS G 1253 : 2002.

Low carbon steel, kadarkarbon kurang dari 0,30%.

Pengujian UV-Vis

Overlaid Spectra pada Inhibitor Daun Kumis KucingOverlaid Spectra pada Inhibitor Ampas Anggur

Gram Sample Absorbansi % Flavonoid

1,0050 0,081981 0,102

1,0247 0,082196 0,100

Rata-rata 0,101

Gram Sample Absorbansi % Flavonoid

1,0939 0,46675 0,533

1,0907 0,46691 0,535

Rata-rata 0,534

Ampas Anggur Kumis Kucing

Pengujian FTIR

Ampas anggur Kumis kucing

Pengujian Weight Loss

0

1

2

3

4

5

6

7

0 100 200 300 400 500

Laju

Korosi

(m

py

)

Konsentrasi Inhibitor (mg/L)

144 jam

288 jam

432 jam

576 jam

720 jam

0

10

20

30

40

50

60

70

0 100 200 300 400 500

Efi

sien

si I

nh

ibis

i (%

)


144 jam

288 jam

432 jam

576 jam

720 jam

Laju korosi terendah terletakpada penambahan inhibitorsebesar 400 mg/L denganlama waktu perendamanspecimen adalah 720 jamyaitu sebesar 1,4826 mpy

efisiensi tertinggi padapenambahan inhibitorampas anggur adalah 400mg/L dengan lama waktuperendaman adalah 720 jamsebesar 60,49%

Ampas Anggur


Ampas Anggur

Konsentrasi

(mg/L)

Surface Coverage

(θ)

Kads Energi Bebas Adsorbsi (kJ/mol K)

0 0 0 0

100 0,1479 0,001736 -5,79699

200 0,2749 0,001896 -5,57857

300 0,2958 0,0014 -6,32995

400 0,4684 0,002203 -5,20675

500 0,4274 0,001493 -6,1706

Langmuir adsorption isotherm. Menurut Taleb Ibrahim (2011), nilai energibebas adsorpsi yang kurang dari -20 kJ/ molmengindikasikan terjadi adsorpsi fisik padapermukaan logam. Sedangkan apabilanilainya lebih dari -40 kJ/mol, prosesadsorpsinya melibatkan transfer atausharing dari molekul inhibitor kepadapermukaan logam untuk membentuk ikatankoordinat. Artinya proses adsorpsi yangterjadi berjalan secara kimiawiDapat disimpulkan bahwa adsorpsi secara

fisik terjadi pada permukaan logamdikarenakan nilai energy bebas adsorbsirata-rata kurang dari 20 kJ/mol K. Adsorpsisecara fisik ini bersifat reversible sehinggadapat dikatakan sebagai adsorpsi yangbersifat lemah. Sedangkan tanda negativepada nilai energy bebas adsorpsimengindikasikan bahwa reaksi terjadi secaraspontan.


disimpulkan bahwa laju korositerendah adalah saatpenambahan inhibitor dengankonsentrasi 3000 mg/L denganlama waktu perendaman adalah720 jam dengan laju korosisebesar 0,3432 mpy

efisiensi tertinggi padapenambahan inhibitorampas anggur adalah 3000mg/L dengan lama waktuperendaman adalah 720 jamsebesar 90,08%

Kumis Kucing

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1000 2000 3000 4000 5000

La

ju K

orosi

(m

py

)


144 jam

288 jam

432 jam

576 jam

720 jam

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1000 2000 3000 4000 5000

Efi

sien

si I

nh

ibis

i (%

)


144 jam

288 jam

432 jam

576 jam

720 jam


Kumis Kucing

Langmuir adsorption isotherm.

Disimpulkan bahwa adsorpsi yang terjadipada permukaan baja API 5L grade Bdengan penambahan inhibitor daunkumis kucing adalah adsorbsi secarafisik. Hal ini dibuktikan dari nilai energybebas adsorbsi rata-ratanya kurang dari -20 kJ/mol K. Kemudian reaksi yang tejadimerupakan reaksi spontan dan bersifatreversible

Konsentrasi

(mg/L)

Surface Coverage

(θ)Kads

Energi Bebas

Adsorbsi (kJ/mol K)

0 0 0 0

1000 0,7060 0,002401 -4,99314

2000 0,6712 0,001021 -7,11287

3000 0,8301 0,001629 -5,95521

4000 0,7510 0,000754 -7,8631

5000 0,6675 0,000402 -9,42446

Pengujian Polarisasi

Ampas Anggur

-0.65 -0.60 -0.55 -0.50 -0.45 -0.40

-7.0

-6.5

-6.0

-5.5

-5.0

-4.5

-4.0

-3.5

-3.0

Log C

urr

ent (A

m-2)

Potential (Volt)

0 mg/L

400 mg/L

Diketahui nilai Ecor padapenambahan inhibitor ampasanggur lebih positif dibandingkantanpa inhibitor dimana selisihnyasebesar 25,87 mV. Dengandemikian inhibitor ini cenderungmengarah pada polarisasi katodik.Menurut Ying Yan (2008), inhibitordapat dikategorikan anodik ataukatodik jika potensial korosibergeser lebih dari 85 mV terhadappotensial korosi tanpa inhibitor[a].Jadi, dapat disimpulkan bahwainhibitor ampas anggur termasukmixed inhibitor karena memilikiselisih potensial korosi tidakmelebihi 85 mV

Pengujian Polarisasi

Kumis Kucing

Nilai Ecor dari penambahaninhibitor ini jauh lebih negatifdaripada tanpa inhibitor, dimanaselisihnya sebesar 126,75 mV.Menurut Ying Yan (2008), inhibitordapat dikategorikan anodik ataukatodik jika potensial korosibergeser lebih dari 85 mV terhadappotensial korosi tanpa inhibitor[a].Dari pernyataan sebelumnyadisimpulkan bahwa inhibitor initergolong anodic atau katodik.

-0.75 -0.70 -0.65 -0.60 -0.55 -0.50 -0.45 -0.40

-7.0

-6.5

-6.0

-5.5

-5.0

-4.5

-4.0

-3.5

-3.0

Lo

g C

urr

en

t (A

m-2)

Potential (Volt)

3000 mg/L

0 mg/L

Pengujian EIS

Ampas Anggur

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Z i

m (

Oh

m)

Z re (Ohm)

0 mg/L

400 mg/L

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Z i

m (

Oh

m)

Z Re (Ohm)

0 Mg/L

400 Mg/L

Fitting 400 Mg/L

Fitting 0 Mg/L

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Z i

m (

Oh

m)

Z re (Ohm)

Nyquist 0 mg/L

Fitting 0 mg/L

Nyquist 400 mg/L

Fitting 400 mg/L

Hasil Pengujian

Electrochemical Circle Fit

Fit & Simulation

Pengujian EIS

Ampas Anggur

ParameterKonsentrasi Penambahan

Inhibitor0 mg/L 400 mg/L

Rs (Ω) -57,547 -56,245

Rp (Ω) 82,71 96,016

Q (nF) 6,7327 5,801

Parameter

Konsentrasi Penambahan

Inhibitor

0 mg/L 400 mg/L

Rs (Ω) -58,167 -933,75

Rp (Ω) 85,491 986,85

L (H) 2,03 x 10-6 0,00203

Q (Mho) 4,47 x 10-10 3,27 x 10-9

C (F) 0.009186 1.1 x 105

Parameter ElektrokimiaElectrochemical Circle Fit

Parameter Elektrokimia Fit & Simulation

Nilai tahanan polarisasi tergantung padalapisan pasif yang terbentuk di permukaanlogam. Berdasarkan pengujian FTIR diketahuisenyawa-senyawa organic dari ampas angguryang terdapat pada permukaan baja API 5Lgrade B. Senyawa fenol O-H bersifat hidrofiliktersebut berikatan dengan ion negative padalarutan sehingga Fe tidak berikatan dengan ionnegative. Sedangkan senyawa CH3 (tergolongikatan C-H) yang bersifat hidrofobik berikatandengan Fe, sehingga ketika ada ion negatifdalam larutan tidak jadi berikatan dengan Fekarena sifatnya tersebut. Untuk senyawa C=Odan C-Cl teradsorbsi ke permukaan sehinggamembentuk lapisan proteksi untuk melindungipermukaan logam. Semakin tebal lapisan yangterbentuk, maka nilai tahanan transfer muatan(Rp) juga semakin besar

Pengujian EIS

Ampas Anggur

Equivalent Cirkuit

Rp adalah tahanan transfer muatan yangmenggambarkan pada saat logam berinteraksidengan larutan elektrolit dan terjadi pelarutanion-ion logam. Rp diperoleh dari perbedaanimpedansi pada frekuensi rendah dan frekuensitinggi (diameter semi-lingkar kurva). Rpberkaitan dengan perpindahanelektron, semakin cepat elektron berpindahmaka tahanan akan semakin kecil dan lajukorosi semakin meningkat. Atausebaliknya, semakin lambat elektron berpindahmaka tahanan akan semakin besar dan lajukorosi semakin menurun. Nilai Rp merupakanukuran transfer elektron pada permukaan logamyang secara proporsional kebalikan dari aruskorosi (I0). Sedangkan Q (constant phaseelement) berperan sebagai kapasitor dalamrangkaian ini. Permukaan yang tidak rata akanmenyebabkan kapasitas double layer munculsebagai Q

Pengujian EIS

Kumis Kucing

Hasil Pengujian

Electrochemical Circle Fit

Fit & Simulation-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

-100

102030405060708090

100110120130

Z i

m (

Oh

m)

Z Re (Ohm)

0 mg/L

3000 mg/L

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120-10

0102030405060708090

100110120130

Z i

m (

Oh

m)

Z Re (Ohm)

0 mg/L

3000 mg/L

Fitting 3000 mg/L

Fitting 0 mg/L

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120-10

0102030405060708090

100110120130

Z i

m (

Oh

m)

Z re (Ohm)

Nyquist 0 mg/L

Fitting 0 mg/L

Nyquist 3000 mg/L

Fitting 3000 mg/L

Pengujian EIS

Kumis Kucing

Parameter ElektrokimiaElectrochemical Circle Fit

Parameter Elektrokimia Fit & Simulation

Nilai Rp saat penambahan inhibitor jauh lebihbesar dibandingkan tanpa inhibitor. Oleh karenatahanan polarisasinya besar, maka lajukorosinya akan menurun. Selain itu, padasurface logam juga akan terbentuk lapisan pasif.Berdasarkan pengujian FTIR pada inhibitor daunkumis kucing terhadap logamnya, terdapatsenyawa fenolik O-H yang bersifat hidrofilik.Senyawa ini menjadikan Fe tidak berikatandengan ion-ion negative yang ada dalam larutan,karena senyawa tersebut yang akan berikatandengan ion negative.

ParameterKonsentrasi

Penambahan Inhibitor0 mg/L 3000 mg/L

Rs (Ω) -57,547 -40,56

Rp (Ω) 82,71 133,49

Q (nF) 6,7327 4,1666

ParameterKonsentrasi

Penambahan Inhibitor0 mg/L 3000 mg/L

Rs (Ω) -58,167 -82,98

Rp (Ω) 85,491 181,29

L (H) 2,03 x 10-6 1,45 x 10-5

Q (Mho) 4,47 x 10-10 2,44 x 10-10

C (F) 0,009186 1,1 x 105

Equivalent Circuit

Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan

1. Penambahan inhibitor ampas anggur (Vitis vinifera)dapat menurunkan laju korosi baja API 5L grade Bdengan efisiensi maksimal sebesar 60,49% padakonsentrasi inhibitor 400 mg/L.

2. Penambahan inhibitor daun kumis kucing(Orthosiphon stamineus) dapat menurunkan lajukorosi baja API 5L grade B dengan efisiensimaksimal sebesar 90,08% pada konsentrasi inhibitor3000 mg/L.

3. Mekanisme inhibisi dari inhibitor ampas anggur (Vitis

vinifera) dan daun kumis kucing (Orthosiphon

stamineus) adalah transfer muatan dengan tipeproteksi physical adsorbtion menurut teori Langmuiradsorbtion isotherm.

Saran

1. Perlu adanya variasi temperatur dan agitasi padapengujian selanjutnya untuk melihat kinerja inhibitorpada aplikasi yang sebenarnya.

2. Diperlukan karakterisasi lebih lanjut untuk melihatproduk korosi yang terbentuk pada permukaan logamyang telah diberi inhibitor maupun yang tidak diberiinhibitor.

TERIMA KASIH

Pengaruh Penambahan Ekstrak Ampas Anggur (Vitis vinifera ...

Documents