Article Details

OLIGOMER TURUNAN VINILPIRIDIN SEBAGAI INHIBITOR KOROSI BAJA LUNAK DALAM LARUTAN NaCl 3 % JENUH DENGAN KARBON DIOKSIDA

Oleh   Ilim [30512012]
Kontributor / Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Buchari;Dr. Bunbun Bundjali, MS;Prof. Wasinton Simanjuntak, M.Sc., Ph.D;
Jenis Koleksi : S3-Disertasi
Penerbit : FMIPA - Kimia
Fakultas : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
Subjek : Chemistry
Kata Kunci : Oligomer 4-vinilpiridin, baja lunak, larutan NaCl 3 %, inhibitor korosi, korosi CO2
Sumber :
Staf Input/Edit : Latifa Noor   Ena Sukmana
File : 8 file
Tanggal Input : 2019-04-10 14:27:08

Baja lunak digunakan secara luas sebagai material pipa penyalur fluida pada industri minyak dan gas alam basah karena aman digunakan, ramah lingkungan, dan harganya lebih murah dibandingkan stainless steel atau paduan logam lainnya. Minyak mentah dan gas alam basah pada saat ditambang hampir selalu tercampur dengan air dan gas-gas yang bersifat asam seperti gas karbon dioksida (CO2) dan atau hidrogen sulfida (H2S). Adanya gas CO2 yang larut dalam air menghasilkan asam karbonat (H2CO3) yang sangat korosif terhadap permukaan bagian dalam pipa baja lunak, karenanya korosi akibat CO2 telah menjadi masalah selama bertahun-tahun dalam industri minyak dan gas alam basah. Pengendalian korosi pada permukaan bagian dalam pipa baja lunak pada umumnya dilakukan dengan menambahan inhibitor korosi ke dalam lingkungan korosif. Inhibitor korosi mampu menurunkan laju korosi logam dengan membentuk lapisan tipis pelindung pada permukaan logam. Senyawa polimer memiliki multi gugus fungsi sehingga mampu membentuk lapisan pelindung permukaan logam yang lebih baik dibandingkan inhibitor korosi dengan molekul berukuran kecil. Selain itu, daya inhibisi suatu polimer juga didukung oleh struktur, terutama cincin siklik dan adanya heteroatom, terutama oksigen, fosfor, sulfur dan nitrogen. Karena kinerjanya yang baik, banyak senyawa polimer yang mengandung heteroatom terutama nitrogen telah diteliti kemampuannya sebagai inhibitor korosi, antara lain polivinilpiridin. Poli(4-vinilpiridin) atau P(4-VP) telah banyak digunakan sebagai inhibitor korosi untuk berbagai logam dalam lingkungan yang bervariasi, tetapi berdasarkan penelusuran literatur belum ditemukan studi tentang penggunaan P(4-VP) sebagai inhibitor korosi baja lunak dalam medium yang mengandung CO2. Penelitian ini difokuskan pada penggunaan senyawa oligomer (4-vinilpiridin) dan 2-vinilpiridin (2-VP) sebagai inhibitor korosi baja lunak dalam larutan korosif, yakni larutan NaCl 3 % yang jenuh dengan CO2. Senyawa oligomer dari 4-vinilpiridin (4-VP) dan 2-vinilpiridin (2-VP) disintesis dengan menggunakan inisiator hidrogen peroksida yang jumlahnya divariasikan untuk menghasilkan empat (4) oligomer 4-vinilpiridin yang disimbolkan dengan O(4-VP)A, O(4-VP)B, O(4-VP)C, O(4-VP)D dan 4 oligomer 2-vinilpiridin; O(2- VP)A, O(2-VP)B, O(2-VP)C, O(2-VP)D. Dari semua senyawa hasil sintesis, i hanya O(4-VP)B yang berhasil ditentukan struktur dan berat molekulnya dengan MALDI-TOF MS, dan menunjukkan bahwa senyawa tersebut mempunyai massa (m/z) 200-2400 yang berhubungan dengan panjang rantai 2-22 unit monomer, dan spesi dengan populasi terbanyak adalah dimer (n=2). Fraksinasi oligomer 4- vinilpiridin menggunakan sephadex LH 20 dengan metanol sebagai eluen menghasilkan 6 (enam) fraksi. Masing-masing fraksi mengandung sejumlah senyawa dengan berat molekul bervariasi, F1 terdiri dari senyawa dengan berat molekul yang lebih besar sedangkan F6 terdiri dari mayoritas dimer. Selain delapan senyawa oligomer, disintesis juga senyawa oligomer 4-vinilpiperidin disingkat O(4-VPP) dengan cara hidrogenasi O(4-VP). Penentuan struktur dan berat molekul dilakukan menggunakan MALDI-TOF MS untuk oligomer hasil sintesis dan mass spectroscopy (MS) untuk fraksi-fraksi oligomer. Penentuan daya inhibisi dilakukan dengan metoda kehilangan berat (weight loss) dan metoda elektrokimia; yaitu linear polarization resistance (LPR), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) dan aluran Tafel. Analisis permukaan dilakukan dengan spektroskopi Raman dan scanning electron microscopy (SEM)-energy dispersive spectroscopy (EDS. Sembilan oligomer hasil sintesis diuji daya inhibisinya terhadap korosi baja lunak dalam larutan korosif. Sebagai perbandingan dalam mengevaluasi kinerja senyawa-senyawa oligomer hasil sintesis digunakan beberapa senyawa inhibitor korosi komersial (IKK) yang mengandung nitrogen. Penelitian ini juga mempelajari karakteristik adsorpsi dan mekanisme proteksi dari masing-masing inhibitor. Untuk mengevaluasi kinerja inhibitor dalam medium berminyak, penelitian juga dilakukan dalam larutan korosif yang mengandung 20 % (v/v) kerosin. Oligomer 4-vinilpiridin dan 2-vinilpiridin secara keseluruhan dapat menurunkan laju korosi baja lunak dalam larutan korosif, kemampuan proteksinya semakin baik dengan semakin meningkatnya konsentrasi. Pengaruh suhu pada kedua jenis senyawa oligomer ini berbeda, proteksi O(4-VP) semakin baik dengan naiknya suhu yang menyarankan bahwa oligomer tersebut berinteraksi dengan permukaan baja lunak secara kemisorpsi sedangkan O(2-VP) menunjukkan sebaliknya, yang berhubungan dengan fisisorpsi. Hal ini didukung oleh besaran termodinamika masing-masing senyawa terutama ?Gads (sekitar -40 kJ mol-1) dan ?Hads (sekitar 77 kJ mol-1) serta nilai f dan Kads semakin menurun dengan naiknya suhu untuk O(4-VP) sedangkan O(2-VP) mempunyai ?Gads (sekitar -20 kJ mol-1) dan ?Hads bernilai negatif. Semakin negatif nilai ?Hads, semakin bersifat fisisorpsi sedangkan semakin positif nilainya semakin mengarah ke kemisorpsi. Kedua monomer 2-vinilpiridin dan 4-vinilpiridin memberikan hasil yang berlawanan dengan oligomernya. Kedua monomer tidak bisa berfungsi sebagai inhibitor korosi, bahkan berperan mempromosi korosi. O(4-VPP) yang disintesis juga dapat memproteksi baja lunak dalam larutan korosif secara kemisorpsi. Sifat kemisorpsi ini juga sesuai antara hasil percobaan wheel test yang dilakukan dengan kecepatan rendah dan hasil EIS dan LPR yang dilakukan dengan kecepatan tinggi. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa senyawa O(4-VP) dan O(4-VPP) memproteksi baja lunak secara kemisorpsi sedangkan O(2-VP) dan IKK memproteksi secara fisisorpsi. Hasil percobaan dengan penambahan kerosin menunjukkan bahwa secara umum senyawa inhibitor yang bersifat kemisorpsi lebih tahan terhadap kerosin dibandingkan dengan inhibitor yang bersifat fisisorpsi, meskipun berdasarkan uji t perbedaan tidak signifikan. Enam fraksi O(4-VP) juga dapat menurunkan laju korosi tetapi hasil penelitian ini belum mampu menjelaskan hubungan berat molekul dengan kemampuan aktivitasnya sebagai inhibitor korosi karena masing-masing fraksi merupakan campuran dimer, trimer dan seterusnya. Analisis permukaan menunjukkan bahwa terjadinya perbedaan komposisi dan morfologi permukaan dengan adanya inhibitor korosi.