1

PENENTUAN KONSENTRASI OPTIMUM INHIBITOR ORTOFOSFAT (PO43-

)

UNTUK MENGHAMBAT LAJU KOROSI PADA STAGNAN SISTEM AIR PENDINGIN

Idham Ibnu Afakillah *, Sutanto

1, Ardian Prasetya

2

1Program Studi Kimia, FMIPA Universitas Pakuan, Jl. Pakuan PB 452, Bogor, Jawa Barat 16143

2PT. Nalco International Indonesia (Ecolab Indonesia), Jalan Pahlawan, Desa Karangasem Timur, Citeureup,

Kabupaten Bogor, West Java

Idhamibnu11@gmail.com

ABSTRAK

PENENTUAN KONSENTRASI OPTIMUM INHIBITOR ORTOFOSFAT (PO43-

) UNTUK

MENGHAMBAT LAJU KOROSI PADA STAGNAN SISTEM AIR PENDINGIN . Analisis laju korosi pada

PT. Nalco International Indonesia (Ecolab Indonesia), menggunakan metode kehilangan berat. Metode kehilangan

berat memiliki hasil analisis yang optimal. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan konsentrasi optimum inhibitor

ortofosfat dalam menghambat laju korosi yang terjadi pada stagnan sistem air pendingin. Penelitian ini diawali

dengan pembuatan air simulasi untuk meniru kesesuaian kualitas air cooling water pada industri, dilanjutkan dengan

penambahan inhibitor ortofosfat dengan variasi dosis 300 ppm, 400 ppm, 500 ppm, 600 ppm. Selanjutnya plat besi

yang sudah diketahui bobotnya dimasukkan kedalam larutan air simulasi, kemudian didiamkan selama 14 dan 28

hari. Selanjutnya dilakukan pengukuran parameter uji pada setiap 1 hari, 7 hari, 14 hari dan 28 hari. Parameter uji

yang dilakukan meliputi: uji pH, konduktivitas, besi, ortofosfat, dan laju korosi. Hasil Penelitian menunjukkan

bahwa pengukuran dengan metode kehilangan berat memiliki hasil yang optimal, semakin tinggi konsentrasi

ortofosfat yang ditambahkan pada stagnan sistem air pendingin, maka semakin besar pembentukan lapisan pasif

pada permukaan logam sehingga semakin efektif untuk menghambat laju korosi. Berdasarkan nilai laju korosi yang

diperoleh, pencegahan laju korosi yang optimal terjadi pada hari ke 28 dan pada konsentrasi 600 ppm. Dari grafis

yang didapatkan dapat dikatakan bahwa hubungan persamaan konsentrasi ortofosfat terhadap laju korosi

memberikan efek yang baik pada pencegahan laju korosi dengan mengikuti persamaan y = 2,691e-8E-0x. Nilai laju

korosi yang lebih rendah didapat pada konsentrasi 600 ppm dengan menghasilkan nilai laju korosi 1,593 mpy

(miligram per year) sedangkan pada kontrol menghasilkan nilai laju korosi 2,636 mpy.

Kata kunci: Air pendingin, inhibitor ortofosfat, laju korosi.

1. Pendahuluan

Air pendingin merupakan salah satu jenis air yang

diperlukan dalam proses industri. Kualitas air

pendingin akan mempengaruhi integritas komponen

atau struktur reaktor, karena pada dasarnya air

sebagai pendingin akan berhubungan langsung

dengan komponen atau struktur reaktor (Keister,

2

2008). Sistem pendinginan adalah suatu rangkaian

untuk mengatasi terjadinya panas yang berlebihan

(over heating) pada mesin agar mesin bisa bekerja

secara stabil. Pada sistem pendingin ini karena

permukaan logam selalu kontak dengan air maka

korosi di sistem pendingin ini sering dikatakan

sebagai korosi dalam air.

Dalam pembicaraan sehari-hari, korosi dikenal

sebagai karat atau pengerakan yang biasa terjadi pada

hampir semua komponen yang apabila berinteraksi

dengan udara atau cairan yang korosif secara

perlahan tetapi pasti akan mengalami degradasi mutu

bahan. Pada dasarnya, logam yang diperoleh dari

alam berada dalam kedudukan energi yang tinggi,

bersifat temporer, dan akan kembali ke lingkungan

alam sebagai mineral yang energinya lebih rendah.

Proses kembalinya logam inilah yang dikenal

sebagai proses korosi. Korosi merupakan proses alam

yang tidak dapat dihindarkan, namun dengan

teknologi yang berkembang pada saat ini korosi dapat

dikendalikan dengan menghambat laju korosi yang

terjadi sehingga kerugian akibat korosi dapat

berkurang.

Masalah korosi yang terjadi pada sistem

pendingin ini mendapat perhatian serius dari pihak

industri, karena banyak di temukan kerusakan

signifikan yang di timbulkan oleh adanya korosi,

terutama jika media pendingin (air) dalam keadaan

stagnan. Pada kondisi tersebut korosi bisa terjadi

dengan sangat cepat. Dengan adanya kerusakan-

kerusakan ini, sistem pendingin tidak bisa bekerja

secara optimal.

Salah satu metode pengendalian korosi adalah

dengan menambahkan bahan kimia yang berfungsi

sebagai inhibitor. Inhibitor adalah suatu zat kimia

yang apabila ditambahkan dalam jumlah sedikit ke

dalam lingkungan yang korosif akan menurunkan

serangan korosi terhadap logam. Banyak senyawa

kimia yang dapat digunakan sebagai inhibitor korosi,

salah satunya adalah ortofosfat. ortofosfat merupakan

inhibitor anodik yang mengeser kurva-kurva

polarisasi anodik dan bersenyawa dengan ion Ca2+

serta ion Zn2+ untuk membentuk lapisan film

pelindung yang tidak larut dalam air pada permukaan

logam. Penelitian ini akan mempelajari kemampuan

ortofosfat sebagai inhibitor pada stagnan sistem air

pendingin.

2. Teori

Kata korosi berasal dari bahasa latin “corrodere”

yang artinya perusakan logam atau berkarat. Korosi

adalah proses alamiah yang berlangsung dengan

sendirinya secara perlahan-lahan tetapi pasti sehingga

tidak ada bahan material logam yang dapat berfungsi

secara abadi. Dalam jangka waktu tertentu, akan

mengalami kerusakan dan tidak berfungsi lagi,

sehingga yang dapat dikendalikan adalah

mengendalikan proses korosi atau mengurangi

kecepatannya, sehingga umur dari suatu material

logam bertambah panjang (Fontana and Norbert,

1978).

Korosi dapat dikendalikan dengan berbagai cara

antara lain dengan pelapisan (coating), proteksi

anodik maupun katodik, dan dapat pula dicegah

dengan penambahan suatu inhibutor korosi

(Hermawan, 2007).

Faktor utama yang mempangaruhi terjadinya

korosi adalah kondisi air pendingin, tetapi ada

beberapa faktor lain yang mempengaruhi laju korosi,

diantaranya:

1. Faktor gas terlarut

2. Faktor padatan terlarut

3. Faktor temperatur

4. Faktor pH

3

(Dalimunthe dan Indra, 2004).

Korosi yang terjadi pada logam tidak dapat

dihindari, tetapi hanya dapat dicegah dan

dikendalikan sehingga struktur atau komponen

mempunyai masa pakai yang lebih lama. Metode

yang akan dikembangkan saat ini adalah

menambahkan bahan kimia yang berfungsi sebagai

inhibitor (Setiadi, 2007). Inhibitor didefinisikan

sebagai suatu zat yang apabila ditambahkan dalam

jumlah sedikit ke dalam lingkungan yang korosif

akan menurunkan serangan korosi terhadap logam.

Menurut Marcus (2012) Mekaniksme korosi

elektrokimia dapat ditinjau dari potensial standar

(reduksi), dimana suatu logam yang memiliki

potensial reduksi lebih rendah dibandingkan dengan

potensial reduksi sistem memiliki kecenderungan

spontan untuk beroksidasi.

Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi tersebut

berlaku sebagai anoda, dimana logam terlarut dan

bergabung bersama larutan, pada daerah anodik

terjadi pelarutan atom-atom besi disertai pelepasan

elektron membentuk ion Fe2+ yang larut dalam air

(mengalami oksidasi).

Fe(s ) → Fe2+(aq) + 2e-

Elektron yang dilepas di anoda mengalir kebagian

lain dari besi tersebut menuju daerah katoda, dimana

oksigen tereduksi.

O2(g) + 4H+ + 4e ↔ 2H2O(g) (larutan asam)

Atau

O2(g) + 2H2O(g) + 4e- ↔ 4OH-(aq) (larutan basa

atau netral)

Ion Fe(II) yang terbentuk pada anoda selanjutnya

teroksidasi membentuk ion Fe(III) yang kemudian

membentuk senyawa oksidasi terhidrasi yaitu karat

besi.

Fe2+(aq) + 2OH-

(aq) → Fe(OH)2(s)

2Fe(OH)2(s) + 2OH-(g) → Fe2O3.3H2O(s)

Reaksi keseluruhan pada korosi besi adalah sebagai

berikut:

4Fe(s) + 3O2(g) + 4H2O(ℓ) → 2Fe2O3.4H2O(s)

Gambar 1. Mekanisme korosi pada logam besi

(Oxtoby, et.al., 2001).

Laju korosi merupakan kecepatan rata-rata

perubahan ketebalan atau berat dari logam yang

mengalami korosi terhadap waktu melalui proses

elektrokimia. Laju korosi dapat diukur dengan

menggunakan metode kehilangan berat. Metode

kehilangan berat adalah menghitung kehilangan berat

yang terjadi antara berat awal dan berat akhir setelah

beberapa waktu pencelupan logam. Metode

kehilangan berat dihitung dengan rumus:

W = (W0 – W1) + T

Dimana :

W = Massa hilang (g)

W0 = Massa awal (g)

W1 = Massa akhir (g)

T = Massa pencelupan (0,002 g)

R = Laju korosi (mpy)

A = Area faktor (1,11 g)

t = Waktu kontak (hari)

(NALCO CHEMICAL COMPANY. 2005)

Dalam sistem pendingin, air yang selalu kontak

dengan logam dapat menimbulkan permasalahan

korosi ketika kondisi air dalam keadaan stagnan. Air

stagnan merupakan air yang tidak mengalir dalam

4

arti terjadinya genangan air yang disebabkan oleh

pompa sirkulasi yang sering menutup. Kelebihan

kapasitas dan konstruksi pipa yang tidak tepat

ataupun saat sistem tidak running menyebabkan air

akan stagnan untuk banyak waktu, pada kondisi ini

korosi akan terjadi lebih cepat (Suban, et.al., 2010).

Senyawa-senyawa posfat merupakan zat aktif

yang ditambahkan kedalam sistem air pendingin

sebagai pencegah dan penghambat korosi. Pada

umumnya senyawa posfat dalam air yaitu dalam

bentuk ortofosfat (PO43-). Oleh karena itu, sebagai

parameter pengendalian korosi pada sistem pendingin

(cooling water) dilakukan dengan penambahan

inhibitor ortofosfat.

Ortofosfat merupakan inhibitor anodik yang

menggeser kurva-kurva polarisasi anodik dan

bersenyawa dengan ion Ca2+ serta ion Zn2+ untuk

membentuk lapisan film pelindung yang tidak larut

dalam air pada permukaan logam.

Secara umum, ortofosfat menunjukkan

kemampuan penghambatan korosi dengan baik

dengan adanya ion-ion logam bivalen seperti ion-ion

kalsium. Ortofosfat memerlukan adanya oksigen

untuk tindakan penghambatan korosi, oksigen terlarut

dalam sistem oksidasi besi untuk membentuk Fe2O3

dan dilanjutkan dalam film oksida diisi oleh besi

fosfat.

Fe2+ + H2PO4- FeH2PO4

+

2FeH2PO4+ 2FePO4 + 4H+ + 2e-

½O2 + 2H+ + 2e- H2O

2FeH2PO4+ + ½O2 2FePO4 + H2O + 2H+

Metode analisis yang digunakan pada penelitian

ini adalah:

Pengukuran pH secara potensiometri

Potensiometri adalah suatu cara analisis

berdasarkan pengukuran beda potensial sel dari suatu

sel elektrokimia. Prinsip pengukuran pH adalah

dengan mengukur keberadaan ion H+ dan ion OH-

yang selalu dalam keseimbangan kimiawi yang

dinamis dengan H2O.

Pengukuran konduktivitas secara konduktometri

Konduktivitas air merupakan kemampuan air

untuk menghantarkan arus listrik. Besarnya

konduktivitas didalam larutan sebanding dengan

kadar zat terlarut yang mengion didalam air baik

mengion secara sempurna atau tidak. Pengukuran

konduktivitas dapat dilakukan dengan metode

konduktometri, Satuan daya hantar listrik adalah mho

atau Siemens (S).

Spektrofotometer UV-Vis

Spektrofotometri adalah metode yang digunakan

untuk mengukur absorbansi suatu contoh sebagai

fungsi panjang gelombang. Prinsip dari metode

spektrofotometri adalah berdasarkan hukum Lambert

- Beer, yang menyatakan bahwa bila suatu cahaya

monokromatis melalui suatu media yang transparan,

maka bertambah turunnya intensitas cahaya yang

dipancarkan sebanding dengan bertambahnya tebal

dan konsentrasi media.

Pada penelitian ini digunakan spektrofotometer

HACH model DR2800 yang memiliki kelebihan

yaitu dapat melakukan secara langsung menganalisis

konsentrasi atau kadar suatu unsur atau senyawa

tanpa menggunakan pereaksi khusus dan tanpa

kalibrasi spektrofotometer.

3. Tata Kerja

3.1 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan adalah HACH DR2800

spektrofotometer, pH meter, konduktiviti meter,

bejana plastik, penyangga, penjepit atau tali, kuvet

DR2800, pipet digital.

Bahan yang digunakan antara lain, air demin

5

produksi, padatan kalsium nitrat (Ca(NO3)2), padatan

natrium klorida (NaCl), padatan natrium sulfat

(Na2SO4), padatan natrium bikarbonat (NaHCO3),

produk 3DT129, produk 3DT190, larutan buffer pH

4, 7, 11, larutan elektrolit standar (KCl) 600 mΩ,

reagent Fe-HL (hidroksilamin - ortofenantrolin), HCl

1:1, reagen XP-2 (asam askorbat), reagen TP-1

(ammonium molibdat), ortofosfat 855,000 ppm, plat

besi (mild steel), larutan etanol 98%.

3.2 Analisis Pengujian

3.2.1 Pengukuran pH

Dikalibrasi pH meter dengan cara meng-onkan

pH meter, ditunggu beberapa saat sampai alat siap

digunakan, kemudian ditekan calibrate, dicelupkan

elektroda pH meter kedalam buffer pH 4 dan setting

dengan menekan tombol panah atas-bawah sampai

pH sesuai dengan larutan buffer kemudian tekan

read, dilakukan hal yang sama dengan buffer 7 dan

11. Setelah dikalibrasi maka pH meter sudah siap

digunakan.

Dicelupkan elektroda pH meter kedalam setiap

bejana berisi air simulasi, ditekan read. ditunggu

pembacaan pH stabil (berbunyi nada tit beberapa

kali). Dicatat angka yang tampil pada layar pH meter.

Pengujian pH dilakukan setiap 24 jam (dihitung dari

mulai pencelupan plat besi).

3.2.2 Pengukuran Konduktivitas

Dikalibrasi konduktiviti meter dengan meng-

onkan konduktiviti meter, ditunggu beberapa saat

sampai alat siap kemudian ditekan calibrate,

dicelupkan elektroda konduktiviti meter kedalam

larutan elektrolit standar (KCl) 600 mΩ, setting

dengan menekan tombol panah atas-bawah sampai

nilai konduktivitas sesuai dengan larutan tersebut

kemudian tekan measure. Setelah dikalibrasi maka

kounduktiviti meter sudah siap digunakan..

Dicelupkan elektroda konduktiviti meter kedalam

setiap masing-masing bejana berisi air simulasi,

ditunggu pembacaan konduktivitas sampai stabil.

dicatat angka yang tampil pada layar konduktiviti

meter. Pengujian konduktivitas dilakukan setiap 24

jam (dihitung dari mulai pencelupan plat besi).

3.2.3 Analisis Besi (Fe)

Dipipet 10 mL air simulasi, dimasukkan kedalam

kuvet DR2800, ditambahkan reagen Fe-HL

(hidroksilamin - ortofenantrolin), dikocok dan

ditunggu ± 3 menit sampai larut. Dibuat larutan

blanko (10 mL air simulasi tanpa reagen).

Dimasukkan kuvet larutan blanko kedalam HACH

DR2800 Spektrofotometer dengan program Fe,

ditekan zero (angka menunjukkan 0) dikeluarkan

kuvet blanko, dilanjutkan dengan kuvet berisi

sampel, ditekan read. Dicatat angka yang terbaca

sebagai ppm Fe. Bila konsentrasi sampel (ppm)

melebihi angka batas pembacaan pada alat, maka

perlu dilakukan pengenceran. Pengujian kadar besi

dilakukan setiap 1 minggu (dihitung dari mulai

pencelupan plat besi).

3.2.4 Analisis Ortofosfat (PO43-

)

Dipipet 25 mL air simulasi, dimasukkan kedalam

kuvet DR2800, ditambahkan reagen TP-1

(ammonium molibdat) 2 mL dan XP-2 (asam

askorbat) 2 mL dikocok dan ditunggu ± 10 menit.

Dibuat blanko dengan 25 mL air simulasi

ditambahkan larutan HCl 1:1 2 mL dan reagen XP-2

(asam askorbat) 2 mL, dikocok dan ditunggu ± 10

menit. Dimasukkan kuvet larutan blanko kedalam

HACH DR2800 Spektrofotometer dengan program

PO43-, ditekan zero (angka menunjukkan 0)

dikeluarkan kuvet blanko, dilanjutkan dengan kuvet

berisi sampel, ditekan read. Dicatat angka yang

terbaca sebagai ppm PO43-. Bila konsentrasi sampel

(ppm) melebihi angka batas pembacaan pada alat,

maka perlu dilakukan pengenceran. Pengujian kadar

6

ortofosfat dilakukan setiap 1 minggu (dihitung dari

mulai pencelupan plat besi).

3.2.4 Pengukuran Laju Korosi Metode

Kehilangan Berat

Diambil plat besi yang sudah terendam selama 14

dan 28 hari dalam bejana berisi air simulasi,

dilakukan pencucian plat besi dengan mencelupkan

plat besi kedalam HCl pekat beberapa saat sampai

lapisan korosi hilang kemudian dicelupkan kedalam

air demin dan dicelupkan kedalam etanol 98%.

Dikeringkan dengan tisu, dilakukan penimbangan

untuk mengetahui berat akhir plat besi, dicatat hasil

penimbangan (g). Faktor koreksi berat plat besi

dibutuhkan ketika pencelupan plat besi dalam HCl

pekat karena dimungkinkan adanya Fe (bukan Fe

terkorosi) yang ikut terlarut.

4. Hasil dan Pembahasan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan

di PT. Ecoleb International Indonesia, diperoleh hasil

pengukuran dan penetapan berdasarkan parameter uji

yang terdiri dari pH, konduktivitas, besi, ortofosfat,

dan laju korosi.

4.1 pH

Dari data hasil pengukuran pH pada air simulasi

sistem pendingin, dapat dilihat pada gambar 2 berikut

ini:

Gambar 2. Grafik perbandingan nilai pH pada

berbagai konsentrasi ortofosfat.

Nilai batas rekomendasi pH PT. Nalco Indonesia

pada sistem pendingin terletak pada kisaran pH 6 – 8.

Pada gambar 2 memperlihatkan dari hari ke 0 sampai

hari ke 7 nilai pH meningkat, sedangkan dari hari ke

7 sampai ke 28 nilai pH menurun. Perubahan pH

yang terjadi pada air simulasi mencerminkan

terjadinya reaksi ionisasi dan hidrolisis suatu

senyawa dalam air simulasi.

Nilai pH meningkat disebabkan karena pada hari

ke 0 sampai hari ke 7 senyawa ortofosfat mengalami

reaksi ionisasi dengan air. Reaksi ionisasi air akan

menghasilkan ion OH- dan ion tersebut erat kaitannya

dengan kadar keasaman (pH) dari suatu larutan. Jika

konsentrasi ion OH- semakin besar, maka larutan

menjadi semakin basa.

Sedangkan pada hari ke 7 sampai hari ke 28 nilai

pH semakin menurun, hal ini disebabkan karena

tingkat hidrolisis dari senyawa ortofosfat yang

terlarut mulai berkurang akibat penurunan tingkat

kandungan senyawa ortofosfat seiring semakin

lamanya waktu kontak pengujian dan semakin

banyaknya ion hidroksida (OH-) yang tidak

terbebaskan sehingga terjadinya reaksi pelarutan besi

menjadi ion Fe2+ yang larut dalam air. Kemudian ion

Fe2+ akan bereaksi dengan ion hidroksida (OH-).

Reaksi yang terjadi adalah:

Fe(s ) → Fe2+(aq) + 2e-

Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2

4.2 Konduktivitas

Dari data hasil pengukuran konduktivitas pada air

simulasi sistem pendingin, dapat dilihat pada gambar

3 berikut ini: 5

6

7

8

9

0 7 14 21 28

control

300ppm

400ppm

Batas Maks

Batas Min

pH

air

pen

din

gin

Hari

7

Gambar 3. Grafik perbandingan nilai konduktivitas

pada berbagai konsentrasi ortofosfat

Nilai batas rekomendasi konduktivitas PT. Nalco

Indonesia pada sistem pendingin adalah > 4000

μs/cm. Konduktivitas merupakan cerminan dari

banyaknya ion-ion logam penghantar arus listrik

yang terkandung dalam air simulasi. Pada gambar 3

memperlihatkan dari hari ke 0 sampai hari ke 28 nilai

konduktivitas semakin meningkat, hal ini disebabkan

karena adanya pengaruh dari penambahan inhibitor

ortofosfat yang merupakan suatu garam. Semakin

besar konsentrasi ortofosfat yang ditambahkan pada

air simulasi maka nilai konduktivitas semakin

meningkat. Garam dalam larutan akan terurai

menjadi anion dan kation sehingga dalam larutan

tersebut akan terbentuk ion-ion yang kekurangan dan

kelebihan elektron. Ion-ion tersebut menyebabkan

larutan menjadi mudah untuk menghantarkan arus

listrik. Oleh karena itu, nilai konduktivitas pada air

simulasi akan berbanding lurus dengan nilai

konsentrasi garam yang terlarut. Dengan adanya ion-

ion terlarut dalam air simulasi, kelarutan oksigen juga

akan semakin berkurang (Jones, 1992)

Nilai konduktivitas berhubungan erat dengan nilai

Total Dissolved solid (TDS), semakin banyak garam-

garam terlarut yang dapat terionisasi, maka semakin

tinggi pula nilai Total Dissolved Solid (TDS).

4.3 Besi (Fe)

Dari data hasil analisis besi pada air simulasi

sistem pendingin, dapat dilihat pada gambar 4 berikut

ini:

Gambar 4. Grafik perubahan kadar besi pada

berbagai konsentrasi ortofosfat

Berdasarkan gambar 4, dapat diketahui bahwa

semakin tinggi kadar besi yang terlarut dalam air

maka semakin cepat pula terjadinya laju korosi pada

pipa sistem pendingin, sehingga kadar besi yang

terlarut harus ditekan seminimal mungkin untuk

menghindari terjadinya korosi. Penetapan parameter

besi bertujuan sebagai indikator terjadinya korosi

pada sistem pendingin. Pada sampel yang tidak

menggunakan inhibitor ortofosfat (kontrol) kelarutan

besi semakin meningkat karena tidak adanya

penambahan inhibitor untuk membentuk lapisan pasif

pada permukaan logam disertai dengan semakin

rendahnya nilai pH pada larutan mengakibatkan

logam besi semakin larut pada air dan menyebabkan

terjadinya laju korosi yang cukup tinggi. Besi di

dalam air dapat bersifat terlarut sebagai Fe2+ (ferro)

atau Fe3+ (ferri), terlarutnya besi disebabkan adanya

reaksi reduksi oksidasi antara permukaan logam dan

air. Jika terdapat O2 dalam air maka ion Fe2+ akan

teroksidasi dengan cepat menjadi ion Fe3+. Jumlah

besi yang terlarut dapat dikontrol dengan adanya

inhibitor karena adanya pasifasi yang kuat oleh

inhibitor ortofosfat pada permukaan logam yang

tidak larut dalam air. Semakin tinggi konsentrasi

inhibitor yang ditambahkan, maka kandungan besi

yang terlarut dalam air semakin menurun. Pada

permukaan logam besi bertindak sebagai anoda dan

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 7 14 21 28

Ko

nd

ukt

ivit

as (μs/cm

)

control

300 ppm

400 ppm

500 ppm

600 ppm

Batas Maks

Hari 0

1

2

3

4

5

6

0 7 14 21 28

Kad

ar B

esi (

pp

m) control

300 ppm

400 ppm

500 ppm

600 ppm

Hari

8

katoda, permukaan logam yang lebih kasar akan

menimbulkan beda potensial dan memiliki

kecenderungan untuk menjadi anoda yang terkorosi.

Permukaan logam yang kasar cenderung mengalami

korosi lebih cepat (Herro, et.al., 1993).

Reaksi yang terjadi adalah:

Anoda : Fe → Fe2+ + 2e–

Katoda : O2 + 2H2O + 4e- ↔ 4OH-(aq)

Fe + ½O2 + H2O → Fe(OH)2

2Fe(OH)2(s) + 2OH-(g) → Fe2O3.3H2O(s)

Oksigen dari udara yang larut dalam air akan

tereduksi, sedangkan air sendiri berfungsi sebagai

media tempat berlangsungnya reaksi redok pada

peristiwa korosi. Semakin banyak jumlah O2 dan H2O

yang mengalami kontak dengan permukaan logam

besi, maka semakin cepat berlangsungnya korosi

pada permukaan logam.

4.4 Ortofosfat (PO43-

)

Dari data hasil analisis ortofosfat pada air simulasi

sistem pendingin, dapat dilihat pada gambar 5 berikut

ini:

Gambar 5. Grafik perubahan kadar ortofosfat pada

berbagai konsentrasi ortofosfat.

Berdasarkan gambar 5, memperlihatkan bahwa

kadar ortofosfat dari hari ke 0 sampai hari ke 28

mengalami penurunan kandungan inhibitor

ortofosfat, hal ini disebabkan karena ortofosfat

semakin membentuk lapisan film pelindung (pasif)

pada permukaan logam yang tidak larut dalam air

serta dapat mencegah pelarutan logam sehingga tidak

terjadi kontak langsung antara logam dengan

lingkungan yang korosif. Selama proses penurunan

kandungan ortofosfat tidak berarti kehilangan daya

penghambatannya, tetapi karena inhibitor ortofosfat

membutuhkan waktu untuk membentuk lapisan film

pelindung secara pasif pada seluruh permukaan

logam, sehingga penghambatan laju korosi dapat

terlihat signifikan pada beberapa minggu pengujian.

Namun terdapat batas maksimum keefektifan

inhibitor yang harus diperhitungkan, karena semakin

lama waktu pengujian maka inhibitor semakin habis

terserang oleh lingkungan yang korosif (Widharto,

1999).

Pengunaan inhibitor dikatakan efektif apabila

dapat melindungi logam dari serangan korosi dan

tidak menyebabkan timbulnya kerak (deposit) pada

permukaan logam (Geiger, et.al., 2012).

Dosis inhibitor yang digunakan harus tepat,

karena suatu inhibitor hanya dapat bekerja efektif

setelah kadarnya mencapai dosis tertentu. Apabila

penambahan inhibitor dalam jumlah yang sedikit ke

dalam lingkungan yang korosif maka tidak akan

mampu bertahan menghadapi serangan ion-ion

agresif dalam media air korosif dan pembentukan

lapisan pasif menjadi tidak merata pada permukaan

logam sehingga memungkinkan terjadinya korosi

yang lebih tinggi karena proses pasifasi belum

tercapai atau fungsi proteksinya menjadi tidak

optimal, maka lapisan film pelindung yang terbentuk

pada permukaan logam tidak bisa melindungi seluruh

permukaan logam. Sedangkan jika konsentrasi

inhibitor ortofosfat berlebihan atau diatas konsentrasi

optimal merupakan pemborosan bahan kimia.

Banyaknya kadar ortofosfat yang ditambahkan

kedalam sistem pendingin bergantung pada kualitas

air yang digunakan, sehingga untuk menjaga agar

kadar inhibitor ortofosfat berada dalam rentang

0

200

400

600

800

0 7 14 21 28

Kad

ar O

rto

fosf

at (

pp

m)

control

300 ppm

400 ppm

500 ppm

600 ppm

Hari

9

standar maka perlu dilakukan pengontrolan pada

setiap proses inhibisi.

Berikut reaksi pembentukan lapisan film

pelindung pada permukaan logam dengan inhibitor

ortofosfat:

Fe2+ + H2PO4- FeH2PO4

+

2FeH2PO4+ 2FePO4 + 4H+ + 2e-

½O2 + 2H+ + 2e- H2O

2FeH2PO4+ + ½O2 2FePO4 + H2O + 2H+

4.5 Laju Korosi Besi (mpy)

Dari data hasil pengukuran laju korosi pada air

simulasi sistem pendingin, dapat dilihat pada gambar

6 berikut ini:

Gambar 6. Grafik laju korosi pada hari ke 14 dan 28

Pengukuran laju korosi dilakukan dengan metode

kehilangan berat yang terjadi pada logam besi antara

berat awal dan berat akhir setelah beberapa waktu

pencelupan. Gambar 6 memperlihatkan pada hari ke

14 diperoleh nilai laju korosi pada kontrol adalah

sebesar 2,925 mpy (miligram per year), pada

konsentrasi 300 ppm sebesar 2,782 mpy, pada

konsentrasi 400 ppm sebesar 2,553 mpy, pada

konsentrasi 500 ppm sebesar 2,354 mpy, dan pada

konsentrasi 600 ppm sebesar 2,116 mpy, nilai laju

korosi pada hari ke 14 masih terlalu tinggi dan tidak

terlalu efektif, hal ini disebabkan karena pada hari ke

14 belum meratanya pembentukan lapisan pasif

ortofosfat pada permukaan logam, sehingga larutnya

logam pada air pendingin masih tinggi. Sedangkan

nilai laju korosi pada hari ke 28 diperoleh nilai laju

korosi pada kontrol adalah sebesar 2,636 mpy, pada

konsentrasi 300 ppm sebesar 2,144 mpy, pada

konsentrasi 400 ppm sebesar 2,005 mpy, pada

konsentrasi 500 ppm sebesar 1,779 mpy, dan pada

konsentrasi 600 ppm sebesar 1,593 mpy, nilai laju

korosi pada hari ke 28 menunjukkan bahwa

penurunan laju korosi semakin efektif karena

cenderung semakin meratanya pembentukan lapisan

pasif pada permukaan logam, sehingga diperoleh

nilai laju korosinya semakin rendah. Nilai laju korosi

yang diperoleh pada simulasi stagnan air pendingin

tersebut dipengaruhi oleh lamanya waktu

perendaman logam serta konsentrasi inhibitor yang

ditambahkan.

Menurut Ashworth (1987), semakin lamanya

waktu perendaman logam berpengaruh pada adsorpsi

inhibitor yang semakin banyak, hal ini akan

menyebabkan terjadinya penurunan laju korosi

sampai pada suatu titik tertentu dimana adsorpsi

sudah mencapai titik jenuh sehingga laju korosi

menjadi cenderung konstan. Berdasarkan nilai laju

korosi yang diperoleh, pencegahan laju korosi yang

optimal terjadi pada hari ke 28 dan pada konsentrasi

600 ppm. Spesimen dengan konsentrasi inhibitor

rendah pada air simulasi akan teradsorpsi dalam

jumlah sedikit pada permukaan logam dalam rentang

waktu yang relatif masih singkat sehingga

menyebabkan laju korosi yang masih cukup tinggi.

Dari hasil laju korosi yang diperoleh pada

berbagai konsentrasi, dapat dibuat suatu persamaan

garis dalam grafik yang dapat digunakan sebagai

prediksi penggunaan konsentrasi inhibitor

(ortofosfat) yang lebih tepat untuk menghambat laju

korosi dalam kondisi air stagnan pada karakteristik

air pendingin.

0

1

2

3

4

Hari ke 14 Hari ke 28

kontrol

300 ppm

400 ppm

500 ppm

600 ppm

Waktu perendaman plat besi

10

Gambar 7. Grafik persamaan konsentrasi ortofosfat

terhadap laju korosi

Perbedaan laju korosi pada setiap konsentrasi

mengartikan bahwa penambahan konsentrasi

inhibitor memberikan efek yang baik pada

pencegahan laju korosi. Semakin tinggi konsentrasi

yang ditambahkan maka semakin besar pembentukan

lapisan pasif pada permukaan logam. Laju korosi

dapat dihubungkan dengan laju pembentukan dan

kestabilan lapisan film pelindung pada permukaan

logam (Ashworth, 1987).

Plat besi (kupon korosi) yang digunakan adalah

jenis mild steel yang termasuk dalam golongan baja

ringan, ketahanan korosi baja ini bergantung pada

unsur-unsur paduannya, dimana komposisi

paduannya hanya berkisar dibawah 10% sehingga

pengaruh ketahanan korosinya menjadi kurang

nampak. Ketahanan korosinya sendiri didapat dari

kandungan silika, zink, kromium.

Korosi yang terjadi pada plat besi yang terendam

dalam air simulasi menghasilkan produk korosi yang

sama namun terjadi perbedaan dan pengurangan

kuantitas laju korosi baik dengan dan tanpa

penambahan inhibitor. Pada kenyataannya inhibitor

ortofosfat memiliki peran dalam memberikan lapisan

film pelindung (lingkungan pasif) pada permukaan

logam yang tidak larut dalam air sehingga

menghalangi terjadinya kontak dan reaksi antara

permukaan logam dan lingkungan yang korosif

(Herro, et.al., 1993).

Air yang bersirkulasi cenderung mengandung

banyak oksigen terlarut karena adanya aerasi,

sedangkan air yang stagnan atau tergenang

cenderung kurang mengandung oksigen terlarut.

Dalam kondisi air stagnan pada sistem pendingin

tidak ada pengaruh apapun dari kecepatan alir (flow)

yang dapat mempengaruhi kecepatan korosi, tetapi

pada kenyataannya kondisi air stagnan pada sistem

pendingin dapat memberikan pengaruh korosi yang

tinggi, karena kondisi air stagnan memiliki waktu

retensi lebih lama antara logam dengan lingkungan

korosif yang akan menyebabkan perairan lebih keruh

karena mengandung lebih banyak oksida besi. Pada

kondisi air stagnan kemungkinan terjadi kondisi

deaerasi sehingga besi hanya berada sebagai Fe2+

yang terlarut dan berpotensi untuk terbentuknya

korosi sumuran.

Korosi logam pada air stagnan dengan kondisi

deaerasi biasanya oksigen terlarut masih tetap

terdeteksi walaupun pada kisaran 8 mg O2/L pada

suhu 25° (C). Dengan konsentrasi oksigen lebih

tinggi sebetulnya terjadi pasifasi pada permukaan

logam namun pasifasi yang terjadi tidak stabil dan

cenderung bersifat porous. Kadar garam-garam yang

terlarut dapat menurunkan tingkat kandungan oksigen

terlarut (Yari, 2015).

Sifat ketahanan korosi merupakan sifat

karakteristik yang sangat penting pada penggunaan

komponen-komponen reaktor termasuk pipa

pendingin. Oleh karenanya perencanaan yang tepat

dalam pemilihan bahan yang sesuai dengan

lingkungan penggunaannya perlu diteliti.

Berdasarkan nilai laju korosinya inhibitor ortofosfat

tergolong inhibitor yang baik karena berada pada

rentang standar PT Nalco Indonesia yang mengacu

pada American testing and Material (ASTM) D

2688-05 yaitu 1 – 3 mpy. Warna pada karat beragam

y = 3,0514e-5E-04x R² = 0,8568

y = 2,6916e-8E-04x R² = 0,9797

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 100 200 300 400 500 600

hari ke 14

hari ke 28

Konsentrasi Ortofosfat (ppm)

Laju

ko

rosi

(m

py)

11

mulai dari warna kuning hingga cokelat sampai

hitam, warna ini tergantung pada jumlah molekul

H2O yang terikat pada karat.

5. Kesimpulan dan Saran

Berdasarkan penelitian dapat disimpulkan bahwa

semakin tinggi konsentrasi ortofosfat yang

ditambahkan pada stagnan sistem air pendingin,

maka semakin besar pembentukan lapisan pasif pada

permukaan logam sehingga semakin efektif untuk

menghambat laju korosi. Berdasarkan nilai laju

korosi yang diperoleh, pencegahan laju korosi yang

optimal terjadi pada hari ke 28 dan pada konsentrasi

600 ppm. Dari grafis yang didapatkan dapat

dikatakan bahwa hubungan persamaan konsentrasi

ortofosfat terhadap laju korosi memberikan efek yang

baik pada pencegahan laju korosi dengan mengikuti

persamaan y = 2,691e-8E-0x. Nilai laju korosi yang

lebih rendah didapat pada konsentrasi 600 ppm

dengan menghasilkan nilai laju korosi 1,593 mpy

(miligram per year) sedangkan pada kontrol

menghasilkan nilai laju korosi 2,636 mpy.

Untuk lebih efektif dalam menghambat laju

korosi pada stagnan sistem air pendingin digunakan

inhibitor campuran (katodik dan anodik).

6. Daftar Pustaka

Ashworth, V. 1987. Corrosion-Industrial Problems,

Treatment and Control Techniques, KFAS

Proceedings Series Vol. 2. Toronto: Pergamon Press.

Dalimunthe dan Indra Surya. 2004. Kimia dari

Inhibitor Korosi. Program Studi Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan.

Fontana,G.Mars and Norbert,D.Greene. 1978.

Corrosion Engineering 2nd, International

Student Edition. Singapore: McGraw-Hill

International Book.Co.

Geiger, Gary and Mel. J. Esmacher, P.E. 2012.

Controlling Corrosion in Cooling Water Systems -

Part 2: Inhibiting and Monitoring Corrosion. New

York: American Institute of Chemical Engineers.

Hermawan, Beni. 22 April 2007. Ekstrak Bahan

Alam Sebagai Alternatif Inhibitor Korosi. Universitas

Indonesia.

Herro, Harvey. M and Robert D. Port. 1993. The

Nalco Guide to Cooling Water System Failure

Analysis.New York: McGraw-Hill Inc.

Jones, D.A. 1992. Principles and Prevention of

Corrosion. New York: Macmillan Publishing

Company.

Keister, Timothy. 2008. Cooling Water Management

Basic Principles and Technology. New York:

ProChemTech International.

Marcus, Philippe. 2012. Corrosion Mechanism In

Theory and Practice, 3rd. New York: CRC

Press-Taylor & Francis Group.

NALCO CHEMICAL COMPANY. 2005. Cooling

Water Technical Manual. United States

Oxtoby, D.W., H.P. Gillis, and N.H. Nachtrieb. 2001.

Prinsip-Prinsip Kimia Modern, Jilid 1, Edisi

Keempat, Alih bahasa Suminar S.Achmadi. Jakarta:

Erlangga.

Setiadi, Tjandra. 2007. Pengolahan dan Penyediaan

Air. Bandung: ITB. .

Suban,M., R.C. Velbarand, and B. Bundara. 2010.

The Impact of Stagnant Water on the Corrosion

12

Processes in A Pipeline. Jurnal. Slovenia: Institute

Of Metal Constructions-Mencingerjeva.

Widharto, Sri. 1999. Karat dan Pencegahannya.

Jakarta: PT. PradnyaParamita

Yari, Mehdi. 2015. An Intro to Pipeline Corrosion in

Seawater. Ontario: University Of Western Ontario.