## PENGARUH pH LARUTAN TERHADAP NUKLEASI  DAN PERTUMBUHAN KRISTAL BARIUM SULFAT DIDALAM PIPA BERALIRAN LAMINAR: PENGAMATAN KRISTAL MENGGUNAKAN SEM-EDX DAN XRD

## Nurmala Shanti Dera
Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Gorontalo Jl. A. A. Wahab No.247 Limboto, Gorontalo
E-mail: santydera@gmail.com

## Abstrak
Kerak  barium  sulfat  merupakan  kasus  yang  sangat  umum  terjadi  di  dalam  industry  minyak  dan  gas  bumi. Adanya kerak ini  mempengaruhi produksi  minyak dan gas bumi, sehingga  menimbulkan masalah teknis  yaitu dapat menghambat laju alir, sehingga tekanan pada pipa akan semakin tinggi dan menyebabkan pipa akan pecah dan rusak. Hasil penelitian ini menyajikan tentang pengendapan kristal barit dibawah pengaruh nilai pH (6,8,10) larutan,  konsentrasi  Ba 2+ (2500ppm,  3000ppm,  3500ppm)  dan  konsentrasi  aditif  asam  lauric  (5,10,20  ppm) dengan  suhu  konstan  30 0 C  dan  laju  alir  30ml/menit.  Dalam  kegiatan  penelitian  ini  percobaan  pengerakan BaSO 4 di dalam pipa uji dilakukan dengan mereaksikan BaCL 2. 2H 2 O dan Na 2 SO 4 . Larutan dialirkan pada pipa beraliran  laminar.  Adapun  pipa  uji  berisi  lima  kupon  terbuat  dari  baja  tahan  karat  ( stainless  steel ).  Hasil penelitian menunjukkan bahwa Penambahan zat aditif asam laurat dan meningkatnya nilai pH memperpanjang waktu induksi sehingga semakin lama terbentuknya inti kristal. Hal itu di akibatkan karena pH larutan mampu meningkatkan  protonasi  gugus  asam  karboksilat  dari  aditif  sehingga  mampu  menghambat  laju  pertmbuhan kristal.  Analisa  SEM  menunjukkan  bahwa  morfologi  kristal  BaSO 4 berbentuk  seperti  bunga  yang mengindikasikan  bahwa  bentuk  kristal  ini  merupakan  ciri  khas  kristal  barit.  Hasil  analisis  EDX  menunjukkan bahwa  elemen  utama  yang  terbentuk  pada  sample  adalah  Ba,  S,  dan  O.  Sementara  hasil  analisis  XRD memastikan  bahwa  kristal  barium  sulfat  (barite),  ini  membuktikan  kerak  yang  terbentuk  adalah  kristal  barite sebagai kerak padat.
Kata Kunci : asam lauric, barium sulfat, morfologi kristal, SEM-EDX dan XRD

## 1. PENDAHULUAN
Kerak  barium  sulfat  atau  yang  biasa  disebut  dengan  barite  merupakan    kasus  yang  sangat  umum  terjadi  diladang minyak dan sering terjadi apabila terdapat jenis air  yang tidak sesuai (air laut dan air  formasi)  yang  tercampur dalam reservoir  [1].  Kecilnya  harga  kelarutan  barium  sulfat  serta  besarnya  perbedaan  dengan  kelarutan  kerak  yang  lain, menjadikan  kerak  jenis  ini  memiliki  kecenderungan  yang  cukup  besar  untuk  terbentuk  jika  kedua  ion  pembentuknya (Ba 2+ dan SO 4 2- ) terkandung dalam air. Karena kelarutannya yang relatif rendah dalam air, barium sulfat dapat dengan mudah  diendapkan  dari  air  laut  begitu  batas  melebihi  kelarutannya.  Campuran  larutan  yang  mencapai  kondisi supersaturation merupakan parameter control pada formasi kerak [2]. Adanya kerak ini mempengaruhi produksi minyak bumi,  sehingga  menimbulkan dampak ekonomi  yang ekstrim. Kerak ini juga dianggap sebagai salah  satu  faktor  yang membuat produksi minyak dan gas diseluruh dunia menurun. Saat ini pencegahan kerak telah menjadi isu yang sangat penting dibidang produksi minyak dan gas bumi. Karena itu, setiap tahun perusahaan menghabiskan jutaan dolar untuk mengurangi  dampak  dari  kerak  tersebut.  Estimasi  menunjukkan  bahwa  industri  menghabiskan  sekitar  5  milyar  USD setiap tahunnya, Dimana biaya operasi terbesar dialokasikan untuk pencegahan kerak [3].
Dengan  adanya  timbunan  kerak  di  dalam  pipa  maka  akan  menghambat  laju  aliran  yang  melewatinya  sehingga aliran  akan  berkurang  serta  dapat  menghambat  perpindahan  panas  dan  apabila  tidak  segera  diatasi  akan  terjadi overheating juga  menurunkan  efisiensi.  Selain  itu,  tekanan  pada  pipa  menjadi  semakin  tinggi,  sehingga  kemungkinan pipa  akan  pecah  dan  rusak  [4].  Dengan  adanya  permasalahan  –  permasalahan  tersebut,  yaitu  timbulnya  kerak  yang
mengakibatkan kerugian pada proses produksi maka kerak tersebut harus segera dicegah supaya jangan sampai tumbuh dan  dilakukan  upaya  penghambatan  pada  pertumbuhan  kerak  [5].  Salah  satu  usaha  yang  dapat  dilakukan  untuk menekan pertumbuhan kerak bisa dilakukan dengan cara pengolahan faktor – faktor yang mempengaruhi pertumbuhan kerak dan juga dengan penambahan aditif  [6]. Salah satu  cara untuk  mencegah terbentuknya  kerak diladang  – ladang minyak adalah dengan menginjeksikan bahan – bahan kimia pencegah kerak (scale inhibitor) ke dalam air formasi [7]. Ada  beberapa  jenis  bahan  kimia  yang  digunakan  sebagai  inhibitor  antara  lain  adalah  DTPA  atau  ethylenediamine triacetic  acid,  EDTA)  atau  berbagai  inhibitor  seperti  organofosfonat  (sodium  phosphonobutane  asam  tricarboxylic, PBTC;  asam  nitro  trimetil  fosfonat,  NTMP;  asam  metilen  diphosphonat,  MDP;  hidroksietilena  diphosphonic  asam, HEDP;  asam  amino  metilen  fosfonat,  AMP).  Dari  keanekaragaman  senyawa  ini  semua  bergantung  pada  pH,  hal  itu disebabkan karena semakin tinggi nilai pH maka akan mempercepat protonasi dari senyawa senyawa tersebut [8].
Untuk  bisa  megendalikan  pertumbuhan  kristal  hal  pertama  yang  harus  diketahui  adalah  bagaimana  kristal  itu tumbuh, kondisi pertumbuhan optimal, serta  faktor  yang  menghambat atau  mengurangi  nukleasi dan pertumbuhannya seminimal  mungkin. Ini adalah langkah awal  yang penting  untuk pengembangan lebih banyak alat  yang efektif  untuk perawatan,  pencegahan  atau  penghilangan  kerak.  Sehubungan  dengan  ketergantungan  efektifan  penghambatan  kerak barit terhadap nilai pH maka hal ini merupakan bagian penting untuk mengetahui pengaruh pH terhadap nukleasi barit dan pertumbuhanya. Dalam penelitian ini, pembentukan skala barit diperiksa dengan menggunakan skala pilot peralatan laboratorium  yang  terdiri  dari  sistem  pipa.Tujuan  dari  penelitin  ini  adalah  untuk  melihat  keefektifan  pH  terhadap nukleasi  barit  dan  pertumbuhannya  dengan  melakukan  pengamatan  dan  percobaan  pengendapan  serta  pengendalian kristal barit menggunakan inhibitor asam lauric, produk pengamatan kemudian di karakterisasi menggunakan XRD dan untuk analisis komposisi fase mineral dan morfologi menggunakan SEM-EDX.

## 2. MATERIAL DAN METODE

## 2.1. Alat percobaan Pembentukan Kerak
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  alat  yang  dirancang  oleh  peneliti  terdahulu  [9].  Alat  terdiri  dari empat  bejana  yaitu  dua  bejana  bawah  (1,2)  dan  dua  bejana  ataas  (3,4).  Bejana  1  dan  2  berkapasitas  6  liter  untuk menampung larutan BaCl 2 dan Na 2 SO 4 dan bejana 3 dan 4 berkapasitas 0,8 liter untuk menampung larutan BaCl 2 dan Na 2 SO 4 . Dua buah pompa dipasang guna memompa larutan. Pompa yang pertama digunakan  untuk memompa larutan dari bejana 1 menuju bejana 3, pompa yang kedua digunakan untuk memompa larutan dari bejana 2 menuju bejana 4. Permukaaan larutan pada bejana 3 dan 4 dijaga agar keduanya mempunyai ketinggian yang sama dan dapat diatur naik atau turun agar mendapatkan perbedaan ketinggian permukaan dengan pengeluaran larutan akhir dari rumah kupon.
Gambar 1. Alat Penelitian dan blok diagram [9]
1. Bejana bawah BaCl 2 5. Pompa air
2. Bejana bawah Na 2 SO 4 6. Temperatur Kontrol 3. Bejana atas BaCl 2 7. Kupon dan rumahnya
4. Bejana atas Na 2 SO 4 8. Mixer
Kemudian  larutan  yang  terdapat  pada  bejana  3  dan  4  secara  bersamaan  dialirkan  menuju  kupon  dan  seterusnya ditampung dalam sebagai limbah. Didalam kupon Ba 2+ dan SO 4 2- dari kedua larutan mengadakan reaksi dan mengendap pada dinding kupon sehingga terjadi kerak BaSO 4 . Nilai kondukivitas  yang berubah dapat dilihat pada larutan limbah diukur dengan  menggunakan  Conductivitymeter. Pengukuran  konduktivitas larutan dilakukan  setiap satu jam pertama per  dua  menit,  satu  jam  ke  dua  per  enam  menit  dan  satu  jam  ketiga  per  lima  belas  menit  sehingga  jumlah  waktu penelitian selama dua jam tiga puluh menit.
2.2. Persiapan Larutan.
Larutan  pembentukan  kristal  BaSO 4 pada  penelitian  ini  dapat  dilihat  pada  reaksi  kimia  larutan  BaCl 2 dengan Na 2 SO 4 dibawah ini.
BaCl 2 (aq) + Na 2 SO 4 (aq)  BaSO 4 (s) + 2NaCl (aq)………(3.1)
Langkah yang harus diperhatikan dalam pembuatan larutan lewat jenuh adalah melakukan perhitungan kebutuhan masing-masing  kristal  dengan  mengacu  pada  konsentrasi  Ba 2+ yang  ada  pada  larutan  dan  melakukan  perhitungan kebutuhan  aditif  lauric  acid.  Konsentrasi  Ba 2+ yaitu  2500,  3000,  3500  ppm  dengan  laju  alir  (30ml/menit),  nilai  pH (6,8,10)  aditif  asam  lauric  (0,10,20  ppm),  dengan  temperatur  kamar  30 0 c.  Waktu  yang  diperlukan  untuk  percobaan selama 2 jam 30 menit. Dari hasil perhitungan dimasukan dalam tabel sehingga mudah untuk dijadikan pedoman pada saat pembuatan larutan. Ada pun kebutuhan konsentrasi larutan  seperti tertera pada Tabel 1.
Tabel 1. Perhitungan Kebutuhan Massa BaCl 2 .2H 2 O, Na 2 SO 4
Konsentrasi Ba 2+ Ppm BaCl 2. 2H 2 O (gram) Na 2 SO 4 (gram) Asam lauric (gram) PH 2500 26,6874 15,51198 0 6 3000 32,02488 1861664 0,062 8 3500 37,35522 21,71846 0,124 10
Setelah jumlah kebutuhan larutan pembentuk kristal dan aditif didapatkan,  selanjutnya  adalah pembuatan larutan. Peralatan yang perlu disiapkan dalam pembuatan larutan yaitu aquades, kertas saringan, bejana dari plastik, gelas ukur, gelas  labu  takar,  timbangan  analitik  dan  pengaduk.Untuk  pembuatan  larutan,  terlebih  dahulu  dilakukan  penimbangan (sesuai  dengan  perhitungan  pada  tabel).  Kemudian  bejana  diisi  dengan  aquades  sebanyak  satu  liter  dan  BaCl 2. 2H2O, lalu diaduk. Penambahan aquades terus dilakukan hingga volumenya mencapai yang diinginkan. Untuk menghilangkan partikel  yang  terbawa  dalam  larutan,  dilakukan  penyaringan  menggunakan  kertas  saring.  Dengan  demikian  larutan BaCl 2. 2H2O telah siap. Langkah yang sama juga dilakukan dalam pembuatan larutan Na 2 SO 4 .

## 2.3. Analisis X-ray powder difraksi (XRD) dan SEM-EDX
Pengujian SEM dan pengujian microanalyser dilakukan pada satu instrumen menggunakan perangkat SEM-EDX. Pengujian  SEM  dilakukan  untuk  mengetahui  morfologi  kristal  sedangkan  pengujian microanalyser EDS  bertujuan untuk  mengetahui  komposisi  kimia  dan  komposisi  unsur-unsur  yang  ada  dalam  kristal.  Alat  yang  digunakan  untuk melakukan  pengujian  SEM-EDX  adalah  SEM  JEOL,  tipe  JED  2300  didukung software  Microanalyser Sedangkan pengujian XRD dilakukan untuk  menentukan fase kristal dari barium sulfat. Analisa XRD   menggunakan seperangkat alat  XRD  merek  kensa, Diffraction 1710, tegangan 30 Kv dan arus 30  mA. Parameter  scan pada  sudut 2θ  (10 0 -90 0 ). Hasil XRD dari larutan yang berbeda dengan berbagai konsentrasi Ba 2+, setiap puncak intesitas kemudian disesuaikan dengan  data  pusat  Difraksi  Internasional  untuk  Data  Difraksi  (ICDD)  –  Powder  Diffraction  File  (PDF).  Data  XRD kemudian di olah menggunakan software FullProf sehingga mendapatkan grafik data XRD.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Pembentukan kristal/nukleasi
Crabtree dkk (1999) dalam penelitiannya mengenai pembentukan kristal barium sulfat mengatakan bahwa ada dua mekanisme  utama  dalam  pembentukan  kristal  (Gambar  2)  yaitu  nukleasi  homogen  (bulk)  dan  nukleasi  heterogen (permukaan).  Nukleasi  homogen  memulai  perkembangan  pertamanya  dengan  pembentukan  sekelompok  atom  yang membentuk  benih  kristal  kecil  yang  tumbuh  oleh  ion  yang  menempel  pada  permukaan  kristal  yang  tidak  sempurna, sehingga  meningkatkan  ukuran  kristal,  kristal  besar  mendukung  pertumbuhan  inti  kristal  kecil  sehingga  terbentuk cluster.  Nukleasi    heterogen  terjadi  akibat  adanya  kehadiran  benda  benda  asing  sehingga  memicu  terbentuknya  inti kristal,  nukleasi  heterogen biasanya terjadi pada permukaan pipa yang  kasar dan  sambungan pada jalur pipa produksi yang  tidak  sempurna.  Mekanisme  nuleasi  heterogen,  dimana  pembentukan  kerak  terjadi  pada  permukaan  seperti permukaan  pipa  logam  atau  peralatan  [10].  Nukleon  atau  kristal  yang  terbentuk  melalui  nukleasi  heterogen  memiliki waktu induksi yang jauh lebih pendek saat mereka tumbuh dan menempel pada permukaan pipa atau pada permukaan kerak yang sudah terbentuk sebelumnya [11].
Gambar 2. Metode pembentukan kristal (crystal growth) a) Homogeneus Nucleation b) Heterogeneous Nucleation (Crabtree dkk, 1999) [12]
Supersaturasi barium sulfat bergantung juga pada suhu dan tekanan, yang cenderung mengarah pada kondisi  metastabil  kemudian  terjadi  pemisahan  fasa  (ion  dikonversi  dari  fasa  terdispersi  menjadi  kristal) sehingga  terbentuklah  nukleasi  dan  pertumbuhan  kristal  barium  sulfat  [13].  Setelah  kristal  terbentuk  mereka cenderung  menempel  membentuk  lapisan  atau  blok  yang  menyebabkan  gangguan  utama  pada  aliran  fluida. Barium  sulfat  juga  dapat  dengan  mudah  terdendap  karena  adanya  perubahan  parameter  termodinamika, hidrodinamika dan kinetik [14], mekanisme pertumbuhan kristal dapat dilihat pada Gambar 3 dibawah ini.
Gambar 3 . Mekanisme pertumbuhan kristal barit [15]

## 3.1.1. Analisis waktu induksi
Waktu induksi adalah waktu yang dibutuhkan oleh ion – ion dalam larutan untuk bereaksi sehingga membentuk inti kristal  yang  pertama  kali.  Metode  yang  digunakan  untuk  menentukan  lamanya  waktu  induksi  antara  lain  dengan mengukur konduktivitas larutan yang keluar dari pipa uji. Waktu induksi dapat dilihat saat terjadinya penurunan yang tajam  dari  nilai  konduktivitas  larutan,  yang  menandakan  bahwa  sejumlah  ion-ion  pembentuk  kristal  telah  membentuk inti  kristal.  Dalam  prakteknya,  waktu  induksi  sering  digunakan  untuk  merepresentasikan  nukleasi  kristal.  Periode induksi, t ind , dapat dijelaskan sebagai waktu berlalu antara penemuan saturasi super dan pertunjukkan pertama fase baru, idealnya nuklei dengan dimensi ukuran cluster kritis [16]. Waktu induksi mungkin teratur dengan mengikuti perubahan konsentrasi salah satu ion kristal dari waktu ke waktu (lihat Gambar 4). Namun, periode induksi dapat ditentukan secara eksperimental  dan  presisi  sesuai  dengan  nukleasi  yang  mengaktifkan  teknik  analisis  yang  diprediksi.  Oleh  karena  itu, bagian pada waktu induksi juga dapat mengindikasikan pertumbuhan kristal menjadi ukuran yang dapat dideteksi [17].
Gambar  4 .  Konsentrasi  barium  dari  waktu  ke  waktu  (i)  daerah  stabil dimana  nukleasi  dapat  diukur  dengan  penentuan  waktu  induksi eksperimental  yang  diikuti  oleh  (ii)  saturasi  barium  super  karena pertumbuhan  nukleus,  dari  nukleasi  spontan  atau  dibatasi  oleh penambahan kristal benih, sampai Saturasi ekuilibrium akhir [18].
Hal  ini  menunjukkan  bahwa  konsentrasi  yang  lebih  tinggi menyebabkan  kristalisasi  lebih  cepat  daripada  konsentrasi  yang  lebih rendah.  Jika  konsentrasinya  tinggi,  maka  molekul  memiliki  konsentrasi
signifikan  yang  mendukung  pembentukan  inti  kristal.  Semakin  tinggi  konsentrasi  Ba 2+ dalam  larutan,  semakin  kecil nukleus  kritis  yang  akan  didapat.  Dengan  demikian,  pembentukan  inti  kristal  bisa  meningkat.  Untuk  keperluan penelitian  ini,  diasumsikan  bahwa  waktu  nukleasi  jauh  lebih  besar  daripada  yang  dibutuhkan  untuk  pertumbuhan  inti kristal  dalam  ukuran  yang  dapat  dideteksi.  Grafik  waktu  induksi  pada  penelitian  ini  dapat  dilihat  pada  Gambar  5 dibawah ini.
Gambar 5. Pengaruh konsentrasi larutan Ba 2+ terhadap waktu induksi pada konsentrasi larutan 2500ppm dan 3500 ppm dengan aditif asam lauric (0,10,20 ppm), pH (6,8,10)
Dari  data  –  data  pada  Gambar  5  menunjukkan  bahwa  semakin  tinggi  konsentrasi  larutan  menyebabkan  waktu induksi  semakin  pendek,  artinya  semakin  cepat  inti  kristal  terbentuk.  Dengan  adanya  Penambahan  aditif memperpanjang waktu induksi dengan menekan atau menurunkan laju rekasi  [19]. Dilain pihak penambahan pH pada konsentrasi  tertentu  memperpanjang  waktu  induksi,  hal  ini  dikarenakan  pH  larutan  dapat  mempengaruhi  tingkat protonasi gugus asam karboksilat dari aditif asam laurit, pH larutan mampu membuat molekul inhibitor menjadi lebih terionisasi  sehingga  dapat  menghambat  pertumbuhan  inti  kristal  agar  tidak  mencapai  ukuran  kristis  mengakibatkan bertambah panjangnya waktu induksi.

## 3.2. Pengaruh nilai pH terhadap laju pertumbuhan kristal barit
Kontrol pH air pendingin bisa digunakan dengan injeksi asam. Metode ini sudah lama diterapkan untuk mencegah pengerakan  kalsium  karbonat,  kalsium  fosfat,  dan  lain-lain.  Namun,  nilai  pH  memiliki  pengaruh  yang  signifikan terhadap adanya inhibitor, dimana pH yang lebih tinggi akan meningkatkan protonasi dari inhibitor, dan pH yang lebih rendah  umumnya  mengurangi  tingkat  protonasi  [20]  Hasil  dari  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  Pengaruh  nilai  pH (6,8,10)  terhadap  laju  pertumbuhan  kerak  dengan  aditif  asam  laurit  (  0,10,20  ppm)  dan  variasi  konsentrasi  larutan (2500,3000,3500 ppm) dapat dilihat pada Gambar 6 dibawah ini.
Gambar 6. Pengaruh pH terhadap laju pertumbuhan kristal.
Pengaruh  pH  seperti  terlilat  pada  Gambar  1.  nilai  pH  6  dan  pH  10  (aditif  asam  laurit  20  ppm,  konsentrasi larutan 3000 ppm) laju pertumbuhan kerak mengalami penurunan dari 0,0690 gr/jam menjadi 0,0643 gr/jam. Kemudian pada  nilai  pH  6  dan  pH  10  (aditif  asam  laurit  10  ppm,  konsentrasi  2500  ppm)  terlihat  laju  pertumbuhan  mengalami penurunan  dari  0,0647  gr/jam  menjadi  0,0628  gr/jam.  Sedangkan  pada  pH  6  dan  pH  10  (aditif  asam  laurit  10  ppm, konsentrasi larutan 3500 ppm) laju pertumbuhan mengalami penurunan dari 0,1195 gr/jam menjadi 0,1180 gr/jam. Dan terakhir nilai pH 6 dan pH 10 (aditif asam laurit 0 ppm , konsentrasi larutan 3000 ppm) laju pertumbuhan mengalami penurunan dari 0,1216 gr/jam menjadi 0,1196 gr/jam.
Dari  hasil  penelitian  dapat  terlihat  bahwa  nilai  pH  memilki  pengaruh  signifikan  terhadap  laju  pertumbuhan kristal barium sulfat. Hal ini disebabkan pH larutan dapat mempengaruhi tingkat protonasi gugus asam karboksilat dari
0 10 20 30 40 50 8 10 6
8 20 ppm 10 ppm 10 ppm 0 ppm
w a k tu i n d u k si ( m en it ) 2500 ppm 3500 ppm
0 0.04 0.08 0.12 0.16 3000 ppm 2500 ppm 3500 ppm
3000 ppm 20 ppm 10 ppm 10 ppm 0 ppm
L a ju pe r tum buha n k r ista l r a ta -r a ta (g r/ ja m ) 6 10
aditif asam laurit, pH larutan mampu membuat molekul inhibitor menjadi lebih terionisasi sehingga dapat menghambat pertumbuhan inti kristal. Jones dkk (2002) dalam penelitiannya menunjukkan bahwa semakin besar perubahan pH akan mengubah tingkat disosiasi inhibitor molekul. pH 8 dengan inhibitor HEDP menunjukkan penghambatan aditif, namun meningkatnya  pH  dari  8  sampai  12  mengakibatkan  hilangnya  penghambatan  aditif  itu  dapat  dilihat  pada  perubahan permukaan  kerak  barium  sulfat  karena  pH.  Dalam  penelitian  ini,  nilai  pH  memilik  pengaruh  signifikan  terhadap pertumbuhan  skala  barit.  Pengaruh  pH  terhadap  pertumbuhan  kristal  dapat  dilihat  pada  Gambar  3  dimana  adanya perubahan pada permukaan kristal barit yang dapat diamati.

## 3.3. Analisis morfologi menggunakan SEM-EDX
Kristal  barium  sulfat  hanya  memiliki  satu  jenis  fasa  yaitu  fasa  barit.  Struktur  kristal  barium  sulfat  bersifat ortorombik, memiliki sel satuan yang terdiri dari empat unit ion barium dan empat unit ion sulfat. Pertumbuhan kristal barium sulfat dengan mekanisme agregasi diikuti dengan proses rekristalisasi [15] sedangkan morfologi partikel sangat dipengaruhi oleh tingkat kejenuhan. Semakin tinggi tingkat kejenuhan akan menghasilkan kristal ukuran partikel yang lebih kecil terus menerus sampai jauh dibawah 100 μm [21]. Reaksi kristalisasi adalah fasa pembentukan fasa padat dari cairan  akibat  saturasi  diikuti  oleh  reaksi  kimia  [22].  Morpologi  Kristal  barium  sulfat  dapat  dilihat  pada  gambar  2.10 dibawah ini.
Gambar 7. Morpologi kristal barium sulfat, variasi nilai rasio R=0,1 ,R=1, R=10 dan R=100 [20]
Penelitian  Kucher  dkk  (2006)  tentang  pengaruh supersaturasi  dan  rasio  terhadap  pertumbuhan  kristal  barium sulfat,  dengan  nilai  saupersaturasi Sa =  250,350,500,550  dan variasi  nilai  rasio  R=0,1,  R=1,  R=10,  R=100.  Terlihat  pada Gambar  7  menunjukkan  bahwa  perubahan  ukuran  morfologi kristal  barium  sulfat  terjadi  pada  supersaturasi Sa =550, partikelnya  mencapai  ukuran  sekitar  1,6  µm  tanpa  tergantung pada  kejenuhan,  kemudian  mengalami  peningkatan  kejenuhan dan  menghasilkan  ukuran  partikel  lebih  kecil  secara  terus menerus  hingga  jauh  dibawah  100  µm.  Hal  ini  menunjukkan bahwa perubahan supersaturasi pada Sa=550 dengan  nilai  rasio lebih  besar  dari  R=1,  mempengaruhi  perubahan  morpologi
kristal barium sulfat, dengan kata lain perubahan mekanisme nukleasi dipengaruhi oleh tingkat kejenuhan.
Dalam penelitian ini, analisis morfologi mencakup pemeriksaan bentuk dan ukuran kristal. Analisis dilakukan dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM) untuk mengetahui apakah kristal tersebut benar bentuknya sebagai kristal barit. Morfologi kristal barit dengan konsentrasi Ba 2+ 2500 ppm, 3000 ppm dan 3500 ppm dapat dilihat pada Gambar 8.
a) b) c)
Gambar 8. Morfologi kristal barium sulfat konsentrasi Ba 2+ ,temperatur dan nilai pH a) 2500ppm, 30 0 C, pH 8. b) 3000ppm, 40 0 C, pH 6. c) 3500ppm, 50 0 C, pH 10.
Dari hasil analisis SEM, dapat dilihat bahwa bentuk kristal barit terbentuk pada konsentrasi 2500 ppm, 3000 ppm dan 3.500 ppm berbentuk seperti bunga yang mengindikasikan bahwa bentuk kristal ini merupakan ciri khas kristal barit.  Analisis  EDX  bertujuan  untuk  melihat  komposisi  kristal  barit.  Hasil  analisis  EDX  dapat  dilihat  bahwa  elemen utama  dalam  skala  yang  terbentuk  barit  adalah  Ba  (Barium),  O  (oksigen)  dan  S  (sulfat).  Hal  ini  menunjukkan  bahwa skala yang dihasilkan untuk penelitian ini adalah skala barit. Seperti yang terlihat pada Tabel 2 dibawah ini.
Tabel 2. Hasil komposisi kimia analisa EDX kristal barium sulfat
Parameters Elements Wt.% (actual) 2500 ppm, aditif 0 ppm, pH 8 S Ba O 21.79 43.86 17.64 3000 ppm, aditif 10 ppm, pH 8 S Ba O 21.38 44.11 17.42 3500 ppm, aditif 20 ppm , pH 8 S Ba O 16.93 37.32 14.04

## 3.4. Analisis XRD
Analisis  XRD  dilakukan  untuk  menentukan  fase  kristal  skala.  Difraktogram  X-ray  dari  produk  kristal  disajikan pada Gambar 9. Dari hasil XRD dari larutan yang berbeda dengan berbagai konsentrasi Ba 2+ , setiap puncak intensitas kemudian  disesuaikan  dengan  data  Pusat  Difraksi  Internasional  untuk  Data  Difraksi  (ICDD)  -Filiner  Difraksi  File  ( PDF). Ini menunjukkan bahwa semua intensitas puncak difraksi kristal yang sesuai dengan bilangan PDF 04-012-5411, menunjukkan bahwa  kristal barit ada pada sampel. Semua  intensitas difraksi pola XRD  juga sesuai dengan data  yang dilaporkan  (JCPDS  mengajukan  No:  24-1035)  yang  dapat  diindeks  sebagai  barit  dengan  struktur  kristal  ortorombik [23].
Gambar 9. Hasil pengukuran XRD pada konsentrasi larutan 2500 ppm, 3000 ppm,
3500 ppm. Huruf B menunjukan sebagai fasa barium sulfate (barite)
Dari  data  hasil  penelitian  SEM-EDX
dan  XRD  memperlihatkan  bahwa  kerak yang  dihasilakan  berupa  fasa  crystal  barite dengan struktur orthorombik dan morphologi  menyerupai  bunga  (flower- shape  like  morphology).  Dengan  demikian hasil  analisa  SEM  sesuai  dengan  analisa
XRD  sehingga  membuktikan  bahwa  kristal yang  terbentuk  adalah  benar-benar  kristal barium sulfat.

## 4. KESIMPULAN
Peningkatan  pH  dan  aditif  dapat  mempengaruhi  laju  pertumbuhan  kristal  yang  dihasilkan.  Dimana  terlihat peningkatan nilai pH dari 6 ke 10, laju pertumbuhan kristal mengalami penurunan (10%). Sedangkan peningkatan aditif asam  lauric  dari  10  ppm  ke  20  ppm  terjadi  penurunan  laju  pertumbuhan  kristal  (90%).  Hal  ini  menunjukkan  bahwa Nilai pH yang tinggi  menyebabkan laju pertumbuhan kristal menurun. Sedangkan penambahan aditif asam laurit  juga menurunkan  laju  pertumbuhan  kristal,  ini  berarti  asam  laurit  dapat  menghambat  laju  pertumbuhan  kristal  sehingga massa  kristal  yang  dihasilkan  menurun  sedangkan  pH  mampu  meningkatkan  protonasi  gugus  asam  karboksilat  dari aditif sehingga mampu menghambat laju pertumbuhan kristal barium sulfat.
Dari hasil analisa SEM dapat terlihat bahwa pada penggunaan aditif asam laurit  dengan konsentrasi tertentu dapat merubah  morfologi  kristal  barium  sulfat,  dimana  kristal  yang  terbentuk  adalah  berbentuk  bunga  dengan  sisi  kristal mulai  tumpul,  ini  disebabkan  karena  aditif  teradsorbsi  dipermukaan  inti  kristal,  sehingga  pertumbuhan  kerak  jadi terhambat. Sedangkan peningkatan pH merubah morfologi barium sulfat, dimana pada pH 6 kristal morfologi berbentuk bunga dengan sisi kristal yang runcing dan pada penambahan pH menjadi 8 morfologi berubah menjadi bunga dengan sisi yang mulai tumpul. Hal ini dikarenakan pH larutan dapat mempengaruhi tingkat protonasi gugus asam karboksilat dari  aditif  asam  laurit,  pH  larutan  mampu  membuat  molekul  inhibitor  menjadi  lebih  cepat  terionisasi  sehingga  dapat menghambat pertumbuhan inti kristal agar tidak mencapai ukuran kritis. Dan dari hasil EDX ditemukan adanya elemen- elemen pembentuk kristal barium sulfat hal ini menunjukkan bahwa kristal yang dihasilkan untuk penelitian ini adalah benar kristal barium sulfat. Dan hasil analisa XRD diketahui bahwa fasa kristal yang dihasilkan adalah fasa barit dengan
struktur kristal ortorombik. Hal ini membuktikan bahwa sampel hasil penelitian adalah benar-benar kristal barium sulfat (BaSO 4 ).

## 5. UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Universitas Gorontalo yang telah memberikan bantuan dana penelitian. Penulis  juga  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Laboratorium  Metalurgi  Fisik  Universitas  Diponegoro  yang  telah menyediakan fasilitas selama melakukan percobaan.

## 6. DAFTAR PUSTAKA
[1]  Akyol,  E.,  Aras,  O.,  Oner,  M.  (2014). Control  of  barium  sulfate  crystallization  in  the  presence  of  additives. Desalination and Water Treatment. 52 (2014) 5965-5973
[2]  Boerlage, S.F.E., Kennedy. M.D., Bremere, I. Wtkamp, G.J., Hoek, J.P.V., Schipers. J.C. The Scaling Potential of Barium Sulphate in Reserve Osmosis Systems. Zeitschrift Fur Kristallographie. 197 (2002) 251-268.
[3]  Mavredaki,  E.,  Neville,  A.,  and.  Sorbie,  K.  (2011)  “ Applied  Surface  Science  Assessment  of  barium  sulphate formation and inhibition at surfaces with synchrotron X-ray diffraction ( SXRD ),” Appl. Surf. Sci., vol. 257, no. 9, pp. 4264–4271.
[4]  Alabi,  A.,  Chiesa,  M.,  C.  and  Palmisano,  G.  (2015). Advances  in  anti  -    scale  magnetic  water  teratment. Environmental Science: Water Research & Technology, 1(4), 408-425.
[5]  Reddy,  M.M.  and  Hoch,  A.R(2001). Calcite  crystal  growth  rate  inhibition  by  polycarboxylic  acids .  Journal  of colloid and interface science, 235(2), 365-370.
[6]  Asnawati,  (2001). Pengaruh  Temperatur  terhadap  Reaksi  Fosofonat  dalam  inhibitor  kerak  pada  sumur  minyak. Jurnal ILMU DASAR, Vol. 2 NO. 1.
[7]  Itoro,  O.,  Sylvester,  O.,  Appah,  D.  (2015). Barium  Sulphate  Scaling  Prevention .  International  Journal  of Engineering and Technology volome. 5, No.4.
[8]  Van  Rosmalen, GM, 1983. Scale prevention with  special reference to threshold  treatment. Chem. Eng.  Komunal 20, 209–233.
[9]  Muryanto,  S.,  Bayuseno,  A.P.,  Sediono,  W.,  Mangestiyono,  W.,  Sutrisno  (2012), Development  of  a  versatile laboratory project for scale formation and control. education for chemical engineers, pp: 1-7 [10]Nancollas,  G.H,  (1985), Oilfield  Scale:  Physical  Chemical  Study  of  its  Formation  &  Prevention ,  International Symposium on Chemicals in the Oil Industry, UK, 143-164.
[11] Graham, G.M., Boak, L.S. and Sorbie, K.S. (1997). “The Influence of Formation Calcium on the Effectiveness of Generically Different Barium Sulphate Oilfield Scale Inhibitors” ,  SPE  37273,  SPE International  Symposium  on Oilfield Chemistry, Houston, Texas, 18-21 February 1997.
[12]Crabtree,  M.,  Eslinger,  D.,  Fletcher,  P.,  Miller,  M.,  Johnson,  A.,  King,  G.  (1999). Figthing  Scala  removal  and prevention. Oilfield Review, 11, 30-45
[13]Clemmit, A.F., Ballance, D.C., and Hunton, A.G. 1985. The Dissolution of Scales in Oilfield Systems . Paper SPE 14010 presented at the Offshore Europe, Aberdeen, United Kingdom, 10-13 September. doi: 10.2118/14010-MS
[14] Vetter, O.J. (1975). How Barium Sulfate Is Formed: An Interpretation . SPE Journal of Petroleum  Technology, 27 (12) :1515-1524.SPE 4217-PA. doi: 10. 2118 / 4217-PA.
[15] Judat  B  and  Kind  M  2004 Morphology  and  internal  structure  of  barium  sulfate  -  Derivation  of  a  new  growth mechanism J. Colloid Interface Sci. 269 341–53
[16] Mullin J W 1993 Crystallization 3rd Edition Butterworths Heinemann Oxford
[17] BinMerdhah  A  B  2012 Inhibition  of  barium  sulfate  scale  at  high-barium  formation  water J.Pet.  Sci.  Eng. 90 – 91 124–30
[18] Jones F, Oliveira A, Rohl A L, Parkinson G M, Ogden M I and Reyhani M M 2002 Investigation into the effect of phosphonate inhibitors on barium sulfate precipitation J. Cryst. Growth 237 – 239 424–9
[19]  Singh,  N.B.,  Middendorf,  B.  (2007), Calcium  sulphate  hemihydrates  hydration  leading  to  gypsum  crystallization, progress in crystal growth and characterization of materials , 53, 57-77
[20] Wang F, Xu G, Zhang Z, Song S and Dong S 2006 A systematic morphosynthesis of barium sulfate in the presence of phosphonate inhibitor J. Colloid Interface Sci. 293 394–400
[21] Kucher  M,  Babic  D  and  Kind  M  2006 Precipitation  of  barium  sulfate:  Experimental  investigation  about  the influence of supersaturation and free lattice ion ratio on particle formation Chem. Eng. Process. Process Intensif. 45 900–7
[22] Matynia,  A.,  Piotrowski,  K.,  Koralewska,  J.  (2005). Barium  Sulphate  Crystallization  Kinetics  in  The  Process  of Barium  Ions  Precipitation  by  Means  of  Crystalline  Ammonium  Sulphate  Addition. Chemical  Engineering  and Processing 44 (2005) 485-495
[23] Naseri  S,  Moghadasi  J  and  Jamialahmadi  M  2015 Journal  of  Natural  Gas  Science  and        Engineering  Effect  of temperature and calcium ion concentration on permeability reduction due to composite barium and calcium sulfate precipitation in porous media J. Nat. Gas Sci. Eng. 22 299–312