## Tegangan permukaan inhibitor korosi baja karbon dalam lingkungan air
sadah
(Surface tension of corrosion inhibitor of carbon steel in hard water medium)

## Tety Sudiarti
Jurusan Kimia Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Gunung Djati Bandung Jln. A.H.Nasution No.105 Cipadung 40614 tel. 085860732693, dan email: s_tety70@yahoo.com
diterima 25 Oktober 2014, disetujui 17 November 2014

## Abstrak
Inhibisi korosi baja karbon dalam air sadah sangatlah penting karena air untuk keperluan heating dan/atau cooling system di berbagai industri banyak yang bersifat sebagai air sadah, dan dialirkan melalui pipa yang terbuat dari  baja  karbon.  Pada  penelitian  sebelumnya  telah  diteliti  efektivitas  inhibitor  tiourea  dan  simetidin  sebagai inhibitor korosi dalam lingkungan tersebut. Pada pekerjaan ini dilakukan pengukuran tegangan permukaan inhibitor tiourea  dan  simetidin  dalam  lingkungan  air  sadah,  untuk  menentukan  apakah  inhibitor  yang  digunakan menunjukkan sifat seperti surfaktan sehingga menunjukkan gejala miselisasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa baik  tiourea  maupun  simetidin  memiliki  sifat  sebagai  surfaktan.  Konsentrasi  kritis  misel  untuk  kedua  inhibitor tersebut sesuai dengan konsentrasi inhibitor dengan daya inhibisi optimal.
Kata kunci: tegangan permukaan, tiourea, simetidin, surfaktan

## Abstract
Corrosion  inhibition  of  carbon  steel  in  hard  water  medium  is  very  important  because  most  of  water  for cooling  and/or  heating  system  needed  in  various  industries  is  hard  water  and  it  is  flown  through  pipes  made  of carbon  steel.  Before  this,  a  research  has  been  done  concerning  the  effectiveness  of  inhibitors  of  thiourea  and cimetidine as corrosion inhibitors in this medium. Here, a research has been done concerning the measurement of surface  tension  of  thiourea  and  cimetidine  to  determine  whether  these  inhibitors  show  properties  similar  to surfactants,  hence  indicate  micellar  phenomena.  The  Result  of  this  research  indicated  that  both  thiourea  and cimetidine  are  surfactants.  The micellar  critical concentration for both  inhibitors is in accordance  with the inhibitor concentration with optimal efficiency.
Key words: surface tension, thiourea, cimetidine, surfactant

## Pendahuluan
Sifat korosif air sadah tergantung pada suhu, perbandingan  konsentrasi  ion-ion  yang  bersifat agresif  yaitu  ion  klorida  dan  ion  sulfat  terhadap ion-ion yang bersifat inhibitif  yaitu ion   karbonat, bikarbonat      dan      kalsium  [1,2].  Hasil  penelitian sebelumnya  menunjukkan  bahwa  laju  korosi terus meningkat dengan naiknya suhu dari 25 ºC sampai 55ºC, sedangkan peningkatan konsentrasi  ion  klorida  maupun  ion  sulfat menghasilkan  laju  korosi  maksimum  pada
konsentrasi  42,5  ppm  untuk  ion  klorida  dan  5 ppm  untuk  ion  sulfat.  Adapun  kondisi  paling korosif  terhadap  baja  karbon  pada  penelitian sebelumnya adalah air sadah yang mengandung ion klorida 42,5 ppm pada suhu 55 ºC [3].
Air untuk keperluan heating dan/atau cooling system di berbagai industri banyak  yang bersifat sebagai  air  sadah,  dan  dialirkan  melalui  pipa yang  terbuat  dari  baja  karbon,  sehingga pengetahuan tentang  perilaku  dan  inhibisi  korosi
baja  karbon  dalam  air  sadah  sangatlah  penting. Berkenaan  dengan  korosi  baja  karbon  dalam  air sadah, salah satu  perusahaan  tekstil  di kabupaten  Bandung,  melaporkan  adanya  korosi jenis  sumuran  yang  terjadi  pada  pipa  produksi pengalir  hard  water.  Hard  water  yang  digunakan diketahui      mengandung  ion  klorida  dan  ion sulfat,    yang merupakan ion agresif yang dapat menyebabkan  penipisan  pada  lapisan  oksida baja  karbon.    Kerusakan  lapisan  oksida  pada baja  karbon  yang  disebabkan  oleh  adanya  ion- ion  agresif  tersebut,  dapat  memicu  terjadinya korosi lokal. Hard water ini dialirkan melalui pipa ke mesin untuk dipanaskan dan digunakan untuk membersihkan  kain  dari  kanji  (washing).  Korosi sumuran yang terjadi dilaporkan, jika satu lubang korosi  dilas  maka  akan  terjadi  korosi  sumuran berikutnya  ditempat  lain  dan  semakin  banyak. Karena  itu  jika  sudah  terjadi  satu  lubang  korosi maka  pipa  tersebut  langsung  diganti,  dan penggantian      pipa        tersebut      terjadi    setelah enam  tahun  pemakaian.  Tentunya  dengan adanya  korosi  pada  pipa  produksi  pengalir  hard water  tersebut  akan  menggangu  jalannya washing  serta  menyebabkan  terhentinya  proses produksi, dan itu merupakan kerugian besar bagi perusahaan.
Pemeliharaan  dan  usaha  meminimalkan proses  serangan  korosi  terhadap  jaringan  pipa produksi pengalir hard water untuk memaksimalkan  waktu  pakainya,  merupakan kegiatan  perawatan  fasilitas  produksi  yang dilakukan  secara  kontinu  dan  memerlukan penggunaan  inhibitor korosi. Inhibisi adalah  cara yang  paling  umum  untuk  mengendalikan  korosi dalam  jaringan  pipa  produksi  di  lingkungan  air. Inhibitor yang digunakan harus mampu mencegah dan menanggulangi korosi terlokalisasi  dalam  semua  kasus  yang  mungkin terjadi.    Keperluan  air  sadah  yang  begitu  luas dalam  sistem-sistem  air  untuk  kepentingan cooling,  heating  maupun  produksi  pada  kondisi yang korosif serta peraturan perundang- undangan yang ketat tentang lingkungan mengharuskan pemilihan inhibitor yang berkinerja  tinggi,  ramah  lingkungan,  serta  tidak mengganggu  proses  produksi.  Pada  pekerjaan ini  digunakan  inhibitor  senyawa  organik  karena mudah  terdegradasi,  sehingga  tidak  mencemari lingkungan.  Sebagai  inhibitor  organik  dipilih inhibitor  yang  umum  digunakan  di  lingkungan basa  yaitu  tiourea  dan  inhibitor  alternatif simetidin. Pada penelitian sebelumnya dihasilkan,  efisiensi  inhibisi  40  ppm  tiourea  dan
50  ppm  simetidin  terhadap  korosi  baja  karbon dalam  lingkungan  air  sadah  paling  korosif berturut-turut   adalah   82,6 %  dan   72,6 % [3].
Pada  penelitian  ini  dilakukan  pengukuran tegangan  permukaan  air  sadah  hasil  optimasi penelitian sebelumnya yang mengandung inhibitor  tiourea  atau  simetidin  dengan  variasi konsentrasi.  Hal  ini  untuk  mengetahui  apakah inhibitor yang digunakan bersifat sebagai surfaktan.  Surfaktan  inhibitor  korosi  cenderung terkonsentrasi  pada  antarmuka,  dan  pada konsentrasi  kritis  akan  teragregasi  membentuk misel,  baik dalam larutannya maupun pada fasa antarmuka  [5].  Nilai  konsentrasi  kritis  misel merupakan  parameter  yang  dapat  mengukur efisiensi  adsorpsi  inhibitor  [6].  Oleh  karena  itu, pada  penelitian  ini  juga  dianalisis  bagaimana hubungan  antara  konsentrasi  kritis  misel  dan efektifitas inhibisi dari kedua inhibitor. Diharapkan  dari  penelitian  ini  dapat memberikan gambaran  perilaku  kedua  inhibitor  sebagai surfaktan  dan  hubungan  konsentrasi  kritis  misel kedua  inhibitor  dengan  efektifitas  inhibisinya sehingga  dapat  mendukung  hasil  penelitian sebelumnya.

## Metode Penelitian
Adapun langkah-langkah pengerjaan dalam penelitian ini adalah pertama   pembuatan larutan  uji,  yaitu  air  sadah  tiruan  dan  air  sadah dari  industri  tekstil  paling  korosif    dari  hasil penelitian  sebelumnya  pada  suhu  25 ° C  yang masing-masing    ditambahkan  inhibitor    tiourea dan  simetidin  dengan  variasi  konsentrasi.    Air sadah  tiruan  paling  korosif    adalah    yang mengandung 42,5 ppm ion klorida dan 5 ppm ion sulfat,  sedangkan  air  sadah  paling  korosif  dari industri  tekstil  yaitu  yang  ditambahkan  90  ppm ion klorida.      Selanjutnya dilakukan pengukuran tegangan  permukaan  untuk menentukan  apakah kedua  inhibitor  yang  digunakan  bersifat  sebagai surfaktan  dan  bagaimana  hubungan  konsentrasi kritis misel dengan efektifitas inhibisinya. Adapun penelitian  yang  telah  dilakukan,  secara  garis besar tampak pada skema alur penelitian seperti pada Gambar 1 di bawah ini:
Gambar 1. Skema alur penelitian.

## Peralatan
Pengukuran  tegangan  permukaan  dilakukan pada  suhu  25 o C,  menggunakan  alat  Digital– Tensiometer K10ST buatan Kruss.

## Bahan
1.  Larutan uji Larutan  uji  yang  digunakan  yaitu  air sadah tiruan paling korosif yang mengandung  42,5  ppm  ion  klorida  dan  5 ppm  ion  sulfat,  sedangkan  air  sadah  paling korosif  dari  industri  tekstil  yaitu  yang ditambahkan  90 ppm ion klorida. Kemudian semua  air  sadah  tersebut  ditambahkan inhibitor dengan variasi konsentrasi.
2.  Inhibitor Inhibitor korosi yang digunakan adalah senyawa tiourea dan simetidin.

## Prosedur Penelitian
1. Pembuatan Larutan Uji
Larutan  uji  yang  digunakan  yaitu  air sadah tiruan paling korosif yang mengandung    42,5  ppm  ion  klorida  dan  5 ppm ion sulfat, sedangkan air sadah paling korosif  dari  industri  tekstil  yaitu  yang ditambahkan 90 ppm ion klorida. Kemudian semua jenis air sadah tersebut ditambahkan inhibitor. Inhibitor yang
digunakan,  berasal  dari  larutan  induk tiourea 1000 ppm dan simetidin 1000 ppm.
Konsentrasi  inhibitor  divariasikan  dengan kenaikan  rata-rata 10 ppm.
Air  sadah  tiruan  dibuat  dengan konsentrasi ion HCO 3 - dan SiO 2 yang sama dengan  air  sadah  yang  berasal  dari  pabrik tekstil.  Ion  HCO 3 - berasal  dari  padatan NaHCO 3 dan  SiO 2 berasal  dari  padatan Na 2 SiO 3 .5H 2 O  dengan  kemurnian  97  % yang  dilarutkan  dalam  aqua  DM  berdaya hantar  7.78  µS/cm  .  Ion  Cl - berasal  dari padatan CaCl 2 dan MgCl 2 . 6H 2 O, sedangkan  ion SO 4 2- berasal dari padatan CaSO 4 .2H 2 O dan  MgSO 4 .7H 2 O  yang dilarutkan dalam aqua DM tersebut.
Untuk  air  sadah  yang  berasal  dari pabrik tekstil,  penambahan  konsentrasi  ion Cl - berasal dari padatan MgCl 2 . 6H 2 O yang dilarutkan  dalam aqua  DM  yang  sama. Ion Cl - yang  berasal  dari  larutan  induk  MgCl 2 . 6H 2 O  dilarutkan  dalam  air  sadah    yang berasal dari pabrik tekstil, kemudian diukur daya hantar dan pHnya.
2. Pengukuran Tegangan Permukaan Pengukuran tegangan permukaan
dilakukan  pada  suhu  25 o C, menggunakan alat  Digital  –  Tensiometer  K10ST  buatan Kruss.  Pengukuran  tegangan  permukaan dilakukan pada blanko larutan uji dalam air sadah  tiruan maupun  air  sadah  dari  pabrik tekstil.    Kemudian  dilakukan  pengukuran tegangan  permukaan  pada  larutan-larutan uji  yang  mengandung  inhibitor  dengan kenaikan konsentrasi 10 ppm.

## Hasil dan Diskusi
Pengukuran  tegangan  permukaan  pada percobaan ini, adalah untuk menentukan apakah inhibitor  yang  digunakan  pada  percobaan  ini menunjukkan  sifat  seperti  surfaktan  sehingga menunjukkan gejala miselisasi. Konsentrasi kritis
Pembuatan larutan uji Pengukuran tegangan permukaan
Analisis data Sifat inhibitor sebagai surfaktan Hubungan konsentrasi kritis misel dan efektifitas
inhibisi
misel  atau  cmc  ditentukan    dari  titik  potong pengeplotan  tegangan  permukaan    terhadap konsentrasi  inhibitor.    Parameter  ini  dapat mengukur efisiensi adsorpsi [6].
Hasil  pengukuran    tegangan  permukaan yang  disajikan  dalam  Gambar  2,  3,  dan  4 berturut-turut  menggambarkan  hubungan  antara penambahan konsentrasi inhibitor dengan tegangan  permukaan  larutan  dalam  air  sadah tiruan  dan  di  industri  tekstil  yang  dihubungkan dengan efisiensi inhibisi.
61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 konsentrasi inhibitor (ppm ) T e g a n g a n p e rm u k a a n (m N /m ) 60 65 70 75 80 85 90 95 E I (% ) Simetidin (TP) Tiourea (TP) Simetidin (EI) Tiourea (EI)
Gambar  2.  Pengaruh  konsentrasi  inhibitor terhadap  tegangan  permukaan  dan  efisiensi inhibisi dalam air sadah tiruan yang mengandung 42,5 ppm ion klorida pada suhu 25 ºC.
Dalam  air  sadah  tiruan  di  lingkungan  ion klorida, terlihat bahwa dengan naiknya konsentrasi inhibitor, tegangan permukaan larutan  menurun  sampai  titik  terendah  untuk tiourea  dan  simetidin  berturut-turut  adalah  pada 40 ppm dan 50 ppm, selanjutnya naik sedikit dan seterusnya  konstan.  Ini  berarti  nilai  konsentrasi kritis  misel  untuk  tiourea  dan  simetidin  berturut- turut  adalah  40  ppm  dan  50  ppm.Nilai konsentrasi  kritis  misel  ini  sama  dengan konsentrasi  inhibitor  dengan  daya  inhibisi optimal.
67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 0 10 20 30 40 50 60 70 k ons e ntrasi inhibitor (ppm ) T e g a n g a n p e rm u k a a n (m N /m ) 0 20 40 60 80 100 E I (% ) Simetidin (TP) Tiourea (TP) Simetidin (EI) Tiourea (EI)
Gambar  3.  Pengaruh  konsentrasi  inhibitor terhadap  tegangan  permukaan  dan  efisiensi inhibisi  dalam  air  sadah  yang  mengandung  5 ppm ion sulfat pada suhu 25 ºC.
Fenomena yang sama terjadi dalam air sadah di lingkungan  ion  sulfat  dan  di  industri  tekstil, penambahan  konsentrasi  inhibitor  menyebabkan penurunan  tegangan  permukaan  larutan  sampai batas  optimum,  kemudian  naik  sedikit    dan seterusnya  konstan.    Konsentrasi  kritis  misel untuk  tiourea  dalam  air  sadah  di  lingkungan  ion sulfat  dan  dalam  air  sadah  dari  industri  tekstil adalah  20  ppm,  sedangkan  simetidin  pada  40 ppm.    Konsentrasi  tersebut  sama  dengan konsentrasi  inhibitor  dengan  daya  inhibisi optimal.
71 72 73 74 75 76 77 78 0 10 20 30 40 50 60 70 80 konsentrasi inhibitor (ppm) T e g a n g a n p e rm u k a a n (m N /m ) 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 E I (% ) Simetidin (TP) Tiourea (TP) Simetidin (EI) Tiourea (EI)
Gambar  4.  Pengaruh  konsentrasi  inhibitor terhadap  tegangan  permukaan  dan  efisiensi inhibisi dalam air sadah di industri tekstil dengan penambahan  90  ppm  ion  klorida  pada  suhu  25 ºC.
Dengan  demikian  dapat  disimpulkan bahwa  baik  tiourea  maupun  simetidin,  memiliki sifat  sebagai  surfaktan.  Dan  konsentrasi      kritis misel    untuk    kedua  inhibitor tersebut, sesuai dengan  konsentrasi  inhibitor  dengan  daya inhibisi optimal.

## Kesimpulan
Tiourea  maupun  simetidin,  memiliki  sifat sebagai  surfaktan.  Dan  konsentrasi      kritis misel untuk    kedua  inhibitor tersebut, sesuai dengan konsentrasi  inhibitor  dengan  daya  inhibisi optimal.

## Ucapan Terima Kasih
Ucapan  terima  kasih  diberikan  kepada Kepala  Laboratorium  Kimia  Fisik  Material  ITB atas fasilitas yang diberikan.

## Pustaka
[1].  S.  Takasaki  dan  Y.  Yamada,  Corros  Sci,  49 (2007), pp. 240-247.
[2].  E.  Larson  dan  R.  V.  Skold,  Corrosion,  14 (1958) pp. 285-288.
[3].  T.  Sudiarti,  (2008),  Tesis,  ITB,  Bandung, 2008.
[4].  B.  Bundjali,  Tinjauan  Termodinamika  dan Kinetika Korosi Serta Teknik-Teknik
Pengukuran  Laju  Korosi,  Diktat  Kuliah,  ITB,
Bandung, 2000.
[5]. B. Bundjali, Perilaku dan Inhibisi Korosi Baja Karbon dalam Larutan Buffer Asetat,
Bikarbonat-CO 2 ,  Disertasi,  ITB,  Bandung, 2005.
[6].  M.  El  Achouri,  M.  R.  Infante,  dan  F. Izquierdo, Corros Sci, 43 (2001) pp. 19-35.
[7].  K.  R.  Trethewey,  K.R.  dan  J.  Chamberlain, Korosi untuk Mahasiswa Sains dan Rekayasa, Gramedia Pustaka Utama, 1991.
[8].  G.  Butler,  dan  H.  C.  K.  Ison,  Corrosion  and Its  Prevention  in  Waters,  Chemical  and Process  Engineering  Series,  Leonard  Hill, 1996.
[9].  B.  Bundjali,  J.  Matematika  dan  Sains,9 (2004) pp. 307-312.
[10].  V.  S.  Sastri,  Corrosion  Inhibitor  Principles and  Aplication,  John  Wiley  &  Sons  Ltd., 1998.
[11]. D. Wahyuningrum, Disertasi, ITB, Bandung, 2008.
[12]. T. Surdia dan S. Saito, Pengetahuan Bahan Teknik,Departemen  Mesin,  ITB,  Bandung, 1984.
[13].  F.  Bentiss,  M.  Bouanis,  B.  Mernari,  M. Traisnel, H. Vezin, dan M. Lagrene, Apllied Surface Sci, 253 (2007) pp. 3696-3704.
[14].  J.  M. West,  Basic Corrosion  and  Oxidation, Second  Edition,  Ellis  Horwood  Limited, 1980.
[15].  U.  Ergun,  Materials  Chem  and  Phys,  30 (2008) pp. 30-30.
[16].    R.  Fuchs,  Chim  Acta,  52  (2007)  pp.  4974- 4981.
[17].  M. A. Deyab, A. Helal, A. S. Fouda, Corros Sci, 49 (2007) pp. 2315-2328.
[18].  M. Abdallah, A. Helal, A. S. Fouda, Corros Sci, 48 (2006) pp. 1639-1654.
[19].    M.  Reffass,  R.  Sabot,  C.  Savall,  dan  M. Jeannin,  Corros  Sci,  48  (2006)  pp.  726- 728.
[20].    A.  Chetoutani,  Corros  Sci,  48  (2006)  pp. 2987-2997.
[21].    A.  Lukomska,  S.  Smolin,  J.  Sobkowski, Chim Acta, 46 (2001) pp. 3111-3117.
[22].  Z. D. Stankovi dan M. Vukovic, Chim  Acta, 4686 (1996)  pp. 00066-7.
[23].  E.  Antonia  dan  S.  D.  Peyerimhoff,  Chim Acta, 47 (2002) pp. 1365-1371.
[24].  V.  Jovancicevic,  Y.  S.  Ahn,  dan  J. Dougherti,  CO 2 corrosion  inhibition  by sulfur-containing    organic  compounds, Paper, NACE, 2000.
[25]. Z. A. Chikh, Corros  Sci, 47 (2005) pp. 447– 459.
[26].  B.  Gao,  X.  Zhang,  dan  Y.  Sheng,  Material Chem and Phys, 108 (2008) pp. 375–381.
[27].  C.  H.  Hamman,  A.  Hamnet,  dan  W. Vielstich, Electrochemistry, Wiley-VCH, 1997.
[28].  D.  J.  Piron,  The  Electrochemistry  of Corrosion, NACE, 1991.
[29].    X.  Jiang,  Y.  G.  Zheng,  D.  R.  Qu,  W.  Ke,
Corros Sci, 48 (2006) pp. 3091-3108.
[30]. P. Ernst dan R. C. Newman, Corros Sci, 49 (2007) pp. 3705-3715.