KAJIAN EKSPERIMENTAL TERHADAPNATRIUM SILIKAT BERBASIS NANOSILIKA

DARI LUMPUR LAPINDO SEBAGAI INHIBITORKOROSI PADA DUCTILE CAST IRON

Ewing Apriyan Dananjaya (2412105014)

Dosen Pembimbing :Dr.-Ing. Doty Dewi Risanti, S.T., M.T. NIPN. 19740903 199802 2 001Lizda Johar M., S.T., M.T. NIPN. 19740815 199703 2 001

www.company.com

Ewing Apriyan Dananjaya (2412105014)

Dosen Pembimbing :Dr.-Ing. Doty Dewi Risanti, S.T., M.T. NIPN. 19740903 199802 2 001Lizda Johar M., S.T., M.T. NIPN. 19740815 199703 2 001

Latar BelakangCompanyLOGO

Kadar silika yang cukupbesar dalam lumpur

Sidoarjo 53,08%(Dr. Ir. Aristanto, Balai Besar

Keramik Bandung)

2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2Onanosilika

www.company.com

sebagai inhibitorkorosi

Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Edo Aditya(Teknik Fisika ITS) didapatkan hasil pengujian pada larutan NaCl :

natrium silikat hasil sintesis -> 76%.natrium silikat komersial -> 83%.

Ahmad, dkk. (UNESA. 2013)

CompanyLOGO

Bagaimana metode sintesis nanosilika dari bahan lumpur lapindo danperformansi inhibitor korosi senyawa natrium silikat nano partikel hasil sintesis

tersebut?

Rumusan masalahdan Tujuan

www.company.com

Membuat silika nanopartikel dari lumpur lapindo kemudianmenguji performansi inhibitor hasil sintesis tersebut dalam

larutan NaCl

Rumusan masalahdan Tujuan

Batasan masalah

• Lumpur Lapindo yang digunakan adalahlumpur yang diambil pada jarak 2 km darilokasi pusat semburan.

• Spesimen uji korosi yang digunakan adalahductile cast iron dari pipa besi PDAM.

www.company.com

• Silika komersial dan Natrium silikat komersial yangdigunakan adalah produksi PT. Bratako.

• Spesimen uji korosi yang digunakan adalahductile cast iron dari pipa besi PDAM.

Teori penunjang

Nanosilika

untuk mendeteksi kanker dan untukpenghantaran obat langsung ke sel target.

rubber airbag untuk kapal

aplikasi

www.company.com

Inhibitor korosi(Januar, 2013)silika komersial memiliki puncak pada sudut 2Ө = 24º.silika hasil ekstraksi lumpur lapindo memiliki nilai 2Ө antara 24º-29º

Teori penunjangKorosi pada Larutan Garam

2FeCl2 + 2H2O(Fe(OH)2FeCl2 + 2H+ + 2Cl-

•Proteksi Katodik

•Coating

•Chemical inhibitor

www.company.com

Na2CO3 + SiO2 → Na2SiO3 + CO2

2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O

SiO2 + Na2O → Na2SiO3

Natrium silikat

Teori penunjang

Proses kerja InhibitorInhibitor teradsorpsi pada permukaan logam danmembentuk suatu lapisan yang sangat tipis

Inhibitor mengendap kemudian terabsorbsi padapermukaan logam

www.company.com

Inhibitor mengendap kemudian terabsorbsi padapermukaan logam

Inhibitor mengkorosi permukaan kemudianmembentuk lapisan pasif

Inhibitor menghilangkan elemen agresif penyebabkorosi yang ada dalam lingkungannya.

Teori penunjang

Perhitungan laju korosi dengan metodekehilangan berat

CR = corrosion rate (laju korosi)K = konstanta laju korosiT = waktu dalam (jam)A = luas area logam (cm2)W = selisih massa setelah dengan sebelum korosi (g)D = massa jenis (g/cm3)

Acuan standar ASTM G1–03 dan ASTM G31–72,

www.company.com

CR = corrosion rate (laju korosi)K = konstanta laju korosiT = waktu dalam (jam)A = luas area logam (cm2)W = selisih massa setelah dengan sebelum korosi (g)D = massa jenis (g/cm3)

MetodologiPenelitian

Hasil sintesis :

MetodesintesisNatriumsilikat

Volume Inhibitor (Na2SiO3)0 ml 2 ml 4 ml 6 ml 8 ml 10 ml 12 ml

Metode AMetodeM1

www.company.com

Bentuk sintesis natriumsilika

Bentuk ekstraksi silika

MetodeM1MetodeM2

*Larutan Uji yang digunakan larutan NaCl 3,5%

Metode A :Ekstraksi nanosilika metode kopresipitasi (Januar, 2013.) + metode sintesis(Adziimaa, 2013)

Metode B(Aditya, 2014)M1 -Metode pertama. NaoH 7 M + 5gr lumpurM2 -Metode kedua. NaoH 10 M + 5gr lumpur

MetodologiPenelitian

Ukuran sampel : 1x1 cm, tebal : 0,3 cm, berat rata-rata : 2,338 gramPreparasi sampel uji berdasarkan ASTM G31-72

Pembersihan sampel sesuai standar NACE RP0775-2005

Silika ekstraksi 216 Å

Silika referensi 229 Å

www.company.com

NomorPuncak

BilanganGelombang (cm-1)

Gugus FungsiTeramati

Transmitansi(%)

1 3347.10 -OH streching 45.517

2 1636.79 C-O bending 66.834

3 983.93 Si-O(Na) stretching 30.811

4 849.75 O-Si-O 54.112

Ukuran sampel : 1x1 cm, tebal : 0,3 cm, berat rata-rata : 2,338 gramPreparasi sampel uji berdasarkan ASTM G31-72

Pembersihan sampel sesuai standar NACE RP0775-2005

Silika komersial 216 Å

Nanosilika referensiAnalisis ukuran partikel

• Pers. Scherrer :sample Pos. [°2Th.] FWHM Left [°2Th.]

Silika komersial 21.7093 0.1224

silika ekstraksi 27.9564 0.0900

D = rata-rata ukuran kristalK = konstanta shape factor (0.94)λ = X-ray wavelength (0.154 , anoda material = Cu)β = Full Width at Half Maximum (radian)Ө = sudut Bragg

Metodologi Penelitian

www.company.com

silika ekstraksi 27.9564 0.0900

Natrium silikaektraksi (m3)

33.30532 0.03268

Silika ekstraksireferensi

(‘Adzimmaa, 2013)

25.8336 0.0254

Diperoleh :

Ukuran partikel untuk silika komersial 75 nm, untuk Silika hasil ekstraksi 95 nm, danuntuk natrium silika hasil ekstraksi metode III (Aditya, 2014) 263 nm, silika ekstraksireferensi (‘Adziimaa, 2013) 335 nmAnalisis dengan software Image-J diketahui ukuran partikel rata-rata berukuran 3,19 nm.

Sedangkan nanosilika referensi berukuran 4,119 nm – 26,8244 nm.

Image-J merupakan software pengolahan citra yang dikembangkan oleh (NIH)yang dapat diunduh secara gratis (open source)

Kondisi Sampel Pasca Pengujian

0 ml

Inhibitor A Inhibitor m1 Inhibitor m2

www.company.com

2 ml

10 ml

Hasil Mikroskop sampel setelah dijui

(a)(a)

inhibitor A

Weight Loss vs Weight Gain

inhibitor M1 Inhibitor M2

weight loss menandakan adanya proses korosi(corrosion process)

weight gain akibat dari passivation process yangterbentuk antara lingkungan dengan unsur padasampel tersebut (Asrar,2014)

www.company.com

0 ml inhibitor

(a)

(a)

2 ml

10 ml

2 ml 2 ml

10 ml 10 ml

weight loss menandakan adanya proses korosi(corrosion process)

weight gain akibat dari passivation process yangterbentuk antara lingkungan dengan unsur padasampel tersebut (Asrar,2014)

Hasil PengujianXRD

Inhibitor Natrium silikat (M1)

vol inhibitor(ml) pH awal

corrosionrate (mpy) Efisiensi (%)

0 7,21 4,957 0

2 12,03 1,441 70,90

4 12,28 1,326 73,27

6 12,34 0,978 80,23

8 12,355 0,231 95,35

10 12,39 0,692 86,05

12 12,41 0,461 90,70

Inhibitor Natrium silikat (M2)

pH awalcorrosionrate (mpy) Efisiensi (%)

0 7,21 4,957 0

2 11,47 1,211 75,582

4 12,23 0,634 87,209

www.company.com

4 12,23 0,634 87,209

6 12,31 0,519 89,676

8 12,35 0,231 95,348

10 12,38 0,519 89,535

12 12,42 0,288 94,187

Inhibitor Natrium silikat (A)

pH awalcorrosionrate (mpy) Efisiensi (%)

0 7,21 4,957 0

2 11,87 1,614 67,44

4 11,96 0,807 83,72

6 12,35 0,115 97,67

8 12,41 0,346 93,02

10 12,45 0,231 95,35

12 12,47 0,231 95,35

FeO dan α–Fe2O3 menunjukkan produk korosiNa2Si4O9 terbentuk ion Na+ pada larutan garamdan inhibitor natrium silikat selama proses ujikorosi.

Volume inhibitor terhadap perubahan pHPengaruh pH terhadap laju korosi pada larutan garamPengaruh Volume Inhibitor terhadap EfisiensiHubungan ukuran partikel dan efisiensi

Tampak kenaikan pH yang cukup signifikan antaranatrium silika komersial dan natrium silika penelitian

Kenaikan pH paling besar saat penambahan 2 mlSedangkan mulai penambahan 4 ml sampai 12 mlkenaikan pH sangat sedikit

Semakin kecil ukuran partikel, semakinbesar efisiensinya

www.company.com

pH cenderung berkumpul di kisaran 12-13, keadaanpH yang lebih basa menyebabkan laju korosisemakin berkurang

Efisiensi inhibitor sintesis lebih besar dari efisiensiinhibitor natrium silikat komersial

Semakin kecil ukuran partikel, semakinbesar efisiensinya

Hasil Mikroskop Sampel Setelah dietsa

INHIBITOR M1

2 ml 2 ml

www.company.com

0 ml

INHIBITOR A INHIBITOR M210 ml

2 ml

10 ml

10 ml

(dengan perbesaran 100x)

Korosi telah menyerang grafit pada besi. Tampak bahwabentuk nodular grafit telah berubah akibat korosi padatepinya

KESIMPULAN

Silika hasil ekstraksi telah berhasil berukuran nano, yaitu sebesar 95 nm dengan analisiperhitungan menggunakan persamaan Scherrer dan 3,19 nm dari pengujian menggunakanSEM dan analisis software image-j.

Inhibitor natrium silikat sintesis mampu menahan laju korosi sampai 0,115 mpy, denganefisiensi inhibitor natrium silika hasil sintesis tertinggi yaitu sebesar 95,35% dengan metodesintesis silika dan NaOH .

Berdasarkan pengujian korosi dengan media air garam (NaCl 3.5%) diperoleh bahwa hanyaperlu 2 ml inhibitor natrium silikat hasil sintesis untuk mencapai efisiensi yang sama dengan 6ml inhibitor natrium silikat komersial dan 8 ml inhibitor referensi (Aditya, 2014).

Metode terbaik untuk menghasilkan natrium silikat dengan efisiensi tertinggi adalah denganmengekstraksi silika dari hasil pelarutan lumpur lapindo dalam NaOH (7M) untuk kemudiandisintesis menjadi natrium silikat dari 6 gr silika hasil ekstraksi dengan NaOH 8 gr dalam10ml aquades.

www.company.com

Silika hasil ekstraksi telah berhasil berukuran nano, yaitu sebesar 95 nm dengan analisiperhitungan menggunakan persamaan Scherrer dan 3,19 nm dari pengujian menggunakanSEM dan analisis software image-j.

Inhibitor natrium silikat sintesis mampu menahan laju korosi sampai 0,115 mpy, denganefisiensi inhibitor natrium silika hasil sintesis tertinggi yaitu sebesar 95,35% dengan metodesintesis silika dan NaOH .

Berdasarkan pengujian korosi dengan media air garam (NaCl 3.5%) diperoleh bahwa hanyaperlu 2 ml inhibitor natrium silikat hasil sintesis untuk mencapai efisiensi yang sama dengan 6ml inhibitor natrium silikat komersial dan 8 ml inhibitor referensi (Aditya, 2014).

Metode terbaik untuk menghasilkan natrium silikat dengan efisiensi tertinggi adalah denganmengekstraksi silika dari hasil pelarutan lumpur lapindo dalam NaOH (7M) untuk kemudiandisintesis menjadi natrium silikat dari 6 gr silika hasil ekstraksi dengan NaOH 8 gr dalam10ml aquades.

SEKIAN DAN TERIMA KASIH

CompanyLOGO

www.company.com

DAFTAR PUSTAKA• Callister, William. 2007. Materials Science and Engineering. Department of Metallurgical

Engineering The University of Utah: John Wiley & Sons, Inc

• Gao, H. dkk. 2011. Study of the Corrosion Inhibition Effect of Sodium Silicate on AZ91DMagnesium Alloy: Elseiver Corrosion Science 53 (2011) 1401-1407

• Aditya, E, Risanti, D.D., Mawarani, L.J. 2014. Penentuan Metode Ekstraksi dan Ujiperformansi Inhibitor Natrium Silikat pada Ductile Cast Iron. Tugas Akhir, Jurusan TeknikFisika ITS.

• Januar, Ahmad, Arifudin, Ahmad, Munasir. 2013. Pengaruh pH Akhir Larutan padaSintesis Nanosilika dari Bahan Lusi dengan Metode Kopresipitasi. Jurnal Inovasi FisikaIndonesia Vol. 02 No. 03 (2013). 7 – 10.

• ‘Adziimaa, A. F, Risanti, D.D., Mawarani, L.J. 2013. Sintesis Natrium Silikat dari LumpurLapindo sebagai Inhibitor Korosi. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Fisika ITS.

• Fadli, A. F. dkk. 2013. Ekstraksi Silika dalam Lumpur Lapindo Menggunakan MetodeKontinyu. Kimia.Student Journal Vol. 1, No. 2, pp 182-187. Universitas Brawijaya Malang.

www.company.com

• Callister, William. 2007. Materials Science and Engineering. Department of MetallurgicalEngineering The University of Utah: John Wiley & Sons, Inc

• Gao, H. dkk. 2011. Study of the Corrosion Inhibition Effect of Sodium Silicate on AZ91DMagnesium Alloy: Elseiver Corrosion Science 53 (2011) 1401-1407

• Aditya, E, Risanti, D.D., Mawarani, L.J. 2014. Penentuan Metode Ekstraksi dan Ujiperformansi Inhibitor Natrium Silikat pada Ductile Cast Iron. Tugas Akhir, Jurusan TeknikFisika ITS.

• Januar, Ahmad, Arifudin, Ahmad, Munasir. 2013. Pengaruh pH Akhir Larutan padaSintesis Nanosilika dari Bahan Lusi dengan Metode Kopresipitasi. Jurnal Inovasi FisikaIndonesia Vol. 02 No. 03 (2013). 7 – 10.

• ‘Adziimaa, A. F, Risanti, D.D., Mawarani, L.J. 2013. Sintesis Natrium Silikat dari LumpurLapindo sebagai Inhibitor Korosi. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Fisika ITS.

• Fadli, A. F. dkk. 2013. Ekstraksi Silika dalam Lumpur Lapindo Menggunakan MetodeKontinyu. Kimia.Student Journal Vol. 1, No. 2, pp 182-187. Universitas Brawijaya Malang.

DAFTAR PUSTAKA• Haleem A. H., Jabar, F., Mohammed, N. Corrosion Behavior of Cast Iron in Different

Aqueous Salt Solution. Babylon Uneversity-College of Material Enginering. Iraq

• Aristianto, 2006, Pemeriksaan Pendahuluan Lumpur Panas Lapindo Sidoarjo, Tidakditerbitkan, Balai Besar Keramik Dapartemen Perindustrian, Bandung.

• Abdullah, M. dkk. 2008. Review : Sintesis Nanomaterial. Jurnal Nanosains &Nanoteknologi. Vol 1. No. 2, Institut Teknologi Bandung.

• Standard Practice for Preparing, Cleaning, adn Evaluating Corrosion Test Specimens.ASTM Internatioal G 1-03

• Standard Practice for Laboratory Immersion Corrosion Testing of Metals. ASTMInternatioal G 31-72

• Standard Recommended Practice: Preparation, Installation, Analysis, and Interpretation ofCorrosion Coupons in Oilfield Operations. NACE RP 0775-2005

www.company.com

• Haleem A. H., Jabar, F., Mohammed, N. Corrosion Behavior of Cast Iron in DifferentAqueous Salt Solution. Babylon Uneversity-College of Material Enginering. Iraq

• Aristianto, 2006, Pemeriksaan Pendahuluan Lumpur Panas Lapindo Sidoarjo, Tidakditerbitkan, Balai Besar Keramik Dapartemen Perindustrian, Bandung.

• Abdullah, M. dkk. 2008. Review : Sintesis Nanomaterial. Jurnal Nanosains &Nanoteknologi. Vol 1. No. 2, Institut Teknologi Bandung.

• Standard Practice for Preparing, Cleaning, adn Evaluating Corrosion Test Specimens.ASTM Internatioal G 1-03

• Standard Practice for Laboratory Immersion Corrosion Testing of Metals. ASTMInternatioal G 31-72

• Standard Recommended Practice: Preparation, Installation, Analysis, and Interpretation ofCorrosion Coupons in Oilfield Operations. NACE RP 0775-2005